JP3212468B2 - 強化芳香族ポリカーボネート樹脂組成物および成形品 - Google Patents
強化芳香族ポリカーボネート樹脂組成物および成形品Info
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Description
ート樹脂組成物およびそれからの成形品に関する。さら
に詳しくは、高い剛性を有し、耐衝撃性に優れ、かつ成
形品の異方性が小さい強化芳香族ポリカーボネート樹脂
組成物およびそれからの成形品に関する。
械特性を有し、エンジニアリングプラスチックとして広
く使用されており、さらにガラス繊維やカーボン繊維な
どを配合して寸法精度や剛性などが要求される分野に広
く使用されている。しかしながら、近年の情報機器等の
高性能化に伴い、従来にも増して厳しい低反り性が要求
されている。かかる要求に対してガラス繊維やカーボン
繊維などを配合した組成物では、繊維配向に伴なう異方
性によって反りが大きくなり、対応できない状況にあ
る。この問題を解決する方法として、ガラス粉末を充填
する方法が従来より知られているが、ガラス粉末は強
度、剛性の面で十分な性能を得ることはできなかった。
それに代わり近年、ガラスフレークをはじめとする板状
充填剤を配合する方法が知られ、広い分野で使用されて
いる。しかしながら、板状充填剤のみでは繊維状強化材
の組成物に対して剛性及び耐衝撃性が劣り所望の満足な
製品が得られていない。そのため繊維状強化材と板状充
填剤を併用する組成物などが提案されているものの、繊
維状強化材の添加は板状充填剤によって得られる異方性
改善効果を減少させてしまい、高い剛性、優れた耐衝撃
性および異方性の低減を同時に満足する芳香族ポリカー
ボネート樹脂組成物はこれまでなかった。
剛性を有し、耐衝撃性に優れ、かつ成形品の異方性が小
さい強化芳香族ポリカーボネート樹脂組成物およびそれ
からの成形品を提供せんとするものである。本発明者は
上記目的を達成せんとして鋭意研究を重ねた結果、芳香
族ポリカーボネート樹脂または芳香族ポリカーボネート
樹脂と熱可塑性グラフト共重合体とのポリマーアロイお
よび特定の無機充填剤の特定割合からなる混合物に、特
定量のカルボキシル基および/またはその誘導体基を有
するオレフィン系ワックスを配合することにより、成形
品の異方性を小さく保持したまま高い剛性を有し、かつ
耐衝撃性に優れる強化芳香族ポリカーボネート樹脂組成
物およびそれからの成形品が得られることを見出し、本
発明を完成するに至った。
族ポリカーボネート樹脂45〜97重量%と(B)ガラ
スフレーク、金属フレーク、マイカおよびタルクから選
択された少なくとも1種の無機充填剤3〜55重量%か
らなる混合物および(C)その混合物100重量部に対
して、カルボキシル基および/またはその誘導体基を
0.1〜6meq/gの範囲で有するオレフィン系ワックス
0.02〜3重量部より実質的になる強化芳香族ポリカ
ーボネート樹脂組成物(“組成物I”ということにす
る)およびそれからの成形品に係るものであり、さらに
本発明は(A−1)芳香族ポリカーボネート樹脂7〜9
6重量%、(A−2)ジエンゴム成分に芳香族ビニル化
合物およびシアン化ビニル化合物をグラフトした熱可塑
性グラフト共重合体1〜90重量%および(B)ガラス
フレーク、金属フレーク、マイカおよびタルクから選択
された少なくとも1種の無機充填剤3〜55重量%から
なる混合物および(C)その混合物100重量部に対し
て、カルボキシル基および/またはその誘導体基を0.
1〜6meq/gの範囲で有するオレフィン系ワックス0.
02〜3重量部より実質的になる強化芳香族ポリカーボ
ネート樹脂組成物(“組成物II”ということにする)
およびそれからの成形品に係るものである。
−1)成分として使用される芳香族ポリカーボネート樹
脂は通常エンジニアリング樹脂として使用される樹脂で
あり、二価フェノールとカーボネート前駆体を反応させ
て得られる芳香族ポリカーボネート樹脂である。ここで
使用される二価フェノールの代表的な例としては、2,
2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(通称
ビスフェノールA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)
メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタ
ン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘ
キサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチ
ルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ
−3,5−ジブロモフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)エーテル、4,4'−ジヒ
ドロキシジフェニル、ビス(4−ヒドロキシフェニル)
サルファイドおよびビス(4−ヒドロキシフェニル)ス
ルホン等が挙げられる。好ましい二価フェノールはビス
(4−ヒドロキシフェニル)アルカンであり、なかでも
ビスフェノールAが特に好ましい。
ライド、カーボネートエステルまたはハロホルメート等
が使用され、具体的にはホスゲン、ジフェニルカーボネ
ートまたは二価フェノールのジハロホルメート等が挙げ
られる。
を反応させて芳香族ポリカーボネート樹脂を製造するに
当り、二価フェノールは単独または2種以上を使用する
ことができ、必要に応じて触媒、分子量調節剤、酸化防
止剤等を使用してもよい。また芳香族ポリカーボネート
樹脂は三官能以上の多官能性芳香族化合物を共重合した
分岐ポリカーボネート樹脂であっても、2種以上の芳香
族ポリカーボネート樹脂の混合物であってもよい。
量は、粘度平均分子量(M)で12,000〜30,00
0が好ましく、13,000〜25,000が特に好まし
い。粘度平均分子量が12,000未満の芳香族ポリカ
ーボネート樹脂では、特定の無機充填剤を配合しても機
械的強度を十分に向上することができず、粘度平均分子
量が30,000を越える芳香族ポリカーボネート樹脂
では、成形時の流動性に劣るため、押出、成形が困難と
なり良好な成形品が得られ難い。本発明でいう粘度平均
分子量は塩化メチレン100mlに芳香族ポリカーボネ
ート樹脂0.7gを20℃で溶解した溶液から求めた比
粘度(ηsp)を次式に挿入して求める。
(但し[η]は極限粘度) [η]=1.23×10-4M0.83 c=0.7
(B)成分として使用される無機充填剤はガラスフレー
ク、金属フレーク、マイカおよびタルクから選択された
少なくとも1種のものをいう。本発明におけるガラスフ
レークおよび金属フレークとしては、板状のものが好ま
しい。さらにその平均粒径は10〜1000μmのもの
が好ましく、かつその平均粒径を(a)、厚さを(c)
とした時、(a)/(c)比が5〜500のものが好ま
しく、6〜450のものがより好ましく、7〜400の
ものがさらに好ましい。平均粒径が10μm未満もしく
は(a)/(c)比が5未満であると剛性が十分でな
く、平均粒径が1000μmを越えるかもしくは(a)
/(c)比が500を越えると成形品の外観が悪くなり
好ましくない。ここでいうガラスフレークおよび金属フ
レークの平均粒径とは、標準ふるい法により求められる
粒度の重量分布のメジアン径として算出されるものであ
る。本発明におけるマイカとしては、剛性確保の面か
ら、平均粒径が1〜80μmの粉末状のものが好まし
い。本発明におけるタルクとしては、剛性確保の面か
ら、平均粒径が0.01〜20μmの粉末状のものが好
ましい。ここでいうマイカおよびタルクの平均粒径とは
レーザー回折法により測定された値をいう。マイカおよ
びタルクの場合には、平均粒径がこの範囲より小さくな
ると剛性が不十分となり、この範囲を越えると成形品の
外観が悪くなり好ましくない。
等で表面処理されているものが好ましい。この表面処理
により、芳香族ポリカーボネート樹脂の分解が抑制され
る。ここでいうシランカップリング剤とは下記式
ボン酸基、ビニル基、メルカプト基、ハロゲン原子等の
樹脂マトリックスと反応性または親和性を有する基、R
は単結合または炭素数1〜7のアルキレン基を表わし、
そのアルキレン分子鎖中に、アミド結合、エステル結
合、エーテル結合あるいはイミノ結合が介在してもよ
く、Xはアルコキシ基好ましくは炭素数1〜4のアルコ
キシ基またはハロゲン原子]で表わされるシラン化合物
をいい、具体的には、ビニルトリクロルシラン、ビニル
トリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、β−
(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランおよ
びγ−クロロプロピルトリメトキシシランなどが挙げら
れる。さらにかかる無機充填剤は結合剤で造粒し顆粒状
としたものが取り扱い易く好ましく用いられる。但しか
かる顆粒状物に対しては上述した平均粒径範囲は適用さ
れるものではない。
組成物Iについては(A−1)成分と(B)成分との合
計100重量%当り、組成物IIについては(A−1)
成分、(A−2)成分および(B)成分の合計100重
量%当り3〜55重量%であり、好ましくは5〜50重
量%である。3重量%より少なくなると剛性向上の効果
が十分でなく、55重量%より多くなると成形時の流動
性に劣るため、押出、成形が困難となり良好な成形品が
得られ難い。
(C)成分として、カルボキシル基および/またはその
誘導体基を有するオレフィン系ワックスが使用される。
カルボキシル基誘導体としては、カルボン酸無水物基、
カルボン酸の金属塩、カルボン酸のアルキルエステルま
たはアリールエステル等が挙げられる。このカルボキシ
ル基および/またはその誘導体基は、このオレフィン系
ワックスのどの部分に結合してもよく、またその濃度
は、該オレフィン系ワックス1g当り0.1〜6meq/g
の範囲である。0.1meq/gより少なくなると剛性およ
び耐衝撃性の改良が不十分となり、6meq/gより多く
なると該オレフィン系ワックス自身の熱安定性が悪化し
好ましくない。
ては、例えばダイヤカルナ−PA30(三菱化成(株)
製)、ハイワックス酸処理タイプの2203A、110
5A(三井石油化学工業(株)製)および酸化パラフィ
ン(日本精蝋(株)製)等が挙げられる。本発明におい
て、オレフィン系ワックスは単独あるいは2種以上の混
合物として使用できる。これらのオレフィン系ワックス
(C成分)の配合量は、組成物Iについては(A−1)
成分および(B)成分からなる混合物100重量部に対
して、組成物IIについては(A−1)成分、(A−
2)成分および(B)成分からなる混合物100重量部
に対して0.02〜3重量部であり、0.03〜1重量部
が好ましい。0.02重量部より少なくなると剛性およ
び耐衝撃性の向上が十分でなく、3重量部より多くなる
と引張強度の低下が大きく、剛性もまた逆に低下し好ま
しくない。
カーボネート樹脂組成物に、かかるオレフィン系ワック
スを配合してなる組成物が知られている(特開昭56−
45944号公報)。しかしながら、ガラス繊維に代表
される繊維強化材にかかるオレフィン系ワックスを配合
して得られる効果は耐衝撃性の向上のみであり、本発明
の芳香族ポリカーボネート樹脂および特定の無機充填剤
からなる混合物にかかるオレフィン系ワックスを配合す
ることにより、耐衝撃性のみならず剛性もまた向上する
という事実は驚くべきものであった。これはかかるオレ
フィン系ワックスが無機充填剤と親和性を有することに
より、無機充填剤と芳香族ポリカーボネート樹脂との密
着性が低減し、このため押出、成形加工時における無機
充填剤へのせん断力が緩和され、かかる無機充填剤の折
れ、破壊が抑制されることにより、剛性もまた向上する
ものと考えられる。この結果、本発明における強化芳香
族ポリカーボネート樹脂組成物は、剛性が高く、耐衝撃
性に優れ、かつ異方性が小さいという良好な特性を有す
るものである。さらに、他の利点として、無機充填剤と
してマイカ、タルクを使用した場合に、かかるオレフィ
ン系ワックスがマイカ、タルクの表面を覆うことによ
り、芳香族ポリカーボネート樹脂の分解が抑制され、熱
安定性の向上およびこれらの充填剤の高充填化が可能と
なる効果をも有するものである。
分として使用される熱可塑性グラフト共重合体は、ジエ
ンゴム成分を幹とし、それにグラフト共重合可能な芳香
族ビニル化合物成分およびシアン化ビニル化合物成分を
グラフト重合させた共重合体である。ジエンゴム成分と
しては、例えばポリブタジエン、ポリイソプレンおよび
スチレン−ブタジエン共重合体等が挙げられ、ポリブタ
ジエンが好ましく使用される。これらのジエンゴム成分
にグラフトされる芳香族ビニル化合物成分としては、例
えばスチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレ
ン、アルコキシスチレンおよびハロゲン化スチレン等が
挙げられ、スチレンが好ましく用いられる。また、シア
ン化ビニル化合物成分としては、例えばアクリロニトリ
ル、メタクリロニトリルおよびクロロアクリロニトリル
等が挙げられ、アクリロニトリルが好ましく用いられ
る。さらにアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アク
リル酸ブチル、アクリル酸オクチル、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチルおよびメ
タクリル酸オクチル等を使用することができる。これら
の熱可塑性グラフト共重合体の中で、ABS樹脂が好ま
しく用いられる。
状重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合のいずれかの重
合法で製造してもよく、またグラフトの方式としては一
段グラフトでも多段グラフトでもよい。さらに熱可塑性
グラフト共重合体は1種のみならず2種以上を混合して
使用することができる。
混合物の流動性を改善するため好ましく用いられる。か
かる熱可塑性グラフト共重合体の含有量は、(A−1)
成分、(A−2)成分および(B)成分の合計100重
量%当り1〜90重量%であり、5〜60重量%が好ま
しい。
組成物には、本発明の目的および効果を損なわない範囲
で任意の添加剤、例えば臭素化ビスフェノール、臭素化
エポキシ樹脂、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボ
ネート、トリフェニルホスフェート、ホスホン酸アミド
および赤燐等のような難燃剤、三酸化アンチモンおよび
アンチモン酸ナトリウム等のような難燃助剤、燐酸エス
テルおよび亜燐酸エステル等のような熱安定剤、ヒンダ
ードフェノール等のような酸化防止剤、光安定剤、離型
剤、流動改質剤、着色剤、滑剤および発泡剤等を必要に
応じてその有効発現量配合してもよい。さらに他の強化
材や充填剤、例えばガラス粉末、ガラスビーズ、ポリテ
トラフルオロエチレン、炭酸カルシウム、カーボンブラ
ックおよび金属粉等を本発明の目的および効果を損なわ
ない範囲で配合してもよい。また、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、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、ポリアミ
ド、アクリル樹脂、芳香族ポリエステル、フェノキシ樹
脂およびエポキシ樹脂等の熱可塑性樹脂や弾性体等を配
合してもよい。
組成物を製造するには、任意の方法で行うことができ
る。例えばタンブラー、V型ブレンダー、ナウターミキ
サー、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機で混合
する方法が適宜用いられる。このようにして得られた樹
脂組成物は既知の種々の方法、例えば射出成形、押出成
形および圧縮成形などにより成形される。
お評価は以下の(1)〜(4)の方法により行った。 (1)曲げ弾性率[kgf/cm2]:ASTM D−
790により測定した。 (2)衝撃値[kgf・cm/cm]:ASTM D−
256(アイゾットノッチ付き、厚み3.2mm)によ
り測定した。 (3)引張強度[kgf/cm2]:ASTM D−6
38により測定した。 (4)成形収縮率[%]:幅50mm×長さ100mm
×厚み4mmの角板を同一の条件で射出成形により成形
し23℃、50%RH雰囲気にて24時間放置した後、
角板寸法を3次元測定機(ミツトヨ(株)製)により測
定し、成形収縮率を算出した。さらに異方性の尺度とし
て成形収縮率の直角方向の値を流れ方向の値で除した値
を算出した。
1、表2および表3に示す樹脂、無機充填剤およびワッ
クスを表1、表2および表3に示す割合でドライブレン
ドした後、スクリュー径30mmのベント付き1軸押出
機[ナカタニ機械(株)製:VSK−30]により、シ
リンダー温度290℃で溶融混練し、ストランドカット
によりペレットを得て、得られたペレットを120℃で
5時間熱風循環乾燥機により乾燥した後、射出成形機
[住友重機械工業(株)製:SG150U]によりシリ
ンダ温度300℃、金型温度100℃にて曲げ試験片、
衝撃試験片および引張試験片を得た。さらに成形収縮率
測定用の角板を同射出成形機によりシリンダ温度300
℃、金型温度100℃にてすべて同一の射出条件により
得た。
充填剤およびワックスの記号は下記のものを示す。 PC−1:芳香族ポリカーボネート樹脂[帝人化成
(株)製パンライトL−1225L;粘度平均分子量1
9500] PC−2:芳香族ポリカーボネート樹脂[帝人化成
(株)製パンライトL−1225;粘度平均分子量22
500] PC−3:芳香族ポリカーボネート樹脂[帝人化成
(株)製パンライトL−1250;粘度平均分子量24
500] ABS:ABS樹脂[三井東圧化学(株)製サンタック
UT−61] GFL:ガラスフレーク[日本板硝子(株)製REFG
−101、厚さ2〜6μm、平均粒径600μm] マイカ:マイカ粉[(株)山口雲母工業所製A−41、
平均粒径40μm] タルク:タルク[日本タルク(株)製P−3、平均粒径
3μm] CS:ガラス繊維[日東紡績(株)製3PE−455、
繊維径13μm] MF:ガラス粉[日東紡績(株)製PFE301、繊維
径9μm、平均繊維長:40μm] W−1:α−オレフィンと無水マレイン酸の共重合によ
るオレフィン系ワックス[三菱化成(株)製ダイヤカル
ナ−PA30] W−2:カルボン酸無水物基を有するオレフィン系ワッ
クス[三井石油化学工業(株)製ワックス酸処理タイプ
2203A] W−3:カルボキシル基およびその誘導体基を有しない
オレフィン系ワックス[三井石油化学工業(株)製HW
405MP]
1と比較例1を比べた場合、該オレフィン系ワックスを
配合すると、引張強度はやや下がるものの、異方性は維
持しながら、剛性を表わす曲げ弾性率が10%ほど向上
し、衝撃値も高くなる。また、実施例2と比較例2、実
施例3と比較例3においても、引張強度は下がるものの
成形品として十分に満足できる範囲であり、一方異方性
は維持しながら、曲げ弾性率が15〜25%ほど向上
し、衝撃値も高くなっている。
脂組成物は、特定の無機充填剤強化の芳香族ポリカーボ
ネート樹脂の持つ優れた低異方性を維持しつつ、剛性が
向上しさらに耐衝撃性に優れるため、高い寸法精度且つ
高い剛性の要求される電気用部品を始めとする幅広い産
業分野で好適であり、その奏する工業的効果は格別のも
のである。
Claims (4)
- 【請求項1】 (A−1)芳香族ポリカーボネート樹脂
45〜97重量%と(B)ガラスフレーク、金属フレー
ク、マイカおよびタルクから選択された少なくとも1種
の無機充填剤3〜55重量%からなる混合物および
(C)その混合物100重量部に対して、カルボキシル
基および/またはその誘導体基を0.1〜6meq/gの範
囲で有するオレフィン系ワックス0.02〜3重量部よ
り実質的になる強化芳香族ポリカーボネート樹脂組成
物。 - 【請求項2】 請求項1記載の強化芳香族ポリカーボネ
ート樹脂組成物より形成された成形品。 - 【請求項3】 (A−1)芳香族ポリカーボネート樹脂
7〜96重量%、(A−2)ジエンゴム成分に芳香族ビ
ニル化合物およびシアン化ビニル化合物をグラフトした
熱可塑性グラフト共重合体1〜90重量%および(B)
ガラスフレーク、金属フレーク、マイカおよびタルクか
ら選択された少なくとも1種の無機充填剤3〜55重量
%からなる混合物および(C)その混合物100重量部
に対して、カルボキシル基および/またはその誘導体基
を0.1〜6meq/gの範囲で有するオレフィン系ワック
ス0.02〜3重量部より実質的になる強化芳香族ポリ
カーボネート樹脂組成物。 - 【請求項4】 請求項3記載の強化芳香族ポリカーボネ
ート樹脂組成物より形成された成形品。
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