JPH06220210A - 固体の添加剤をポリマー性樹脂に分散させる方法 - Google Patents

固体の添加剤をポリマー性樹脂に分散させる方法

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JPH06220210A
JPH06220210A JP5287186A JP28718693A JPH06220210A JP H06220210 A JPH06220210 A JP H06220210A JP 5287186 A JP5287186 A JP 5287186A JP 28718693 A JP28718693 A JP 28718693A JP H06220210 A JPH06220210 A JP H06220210A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 固体形態の添加剤をポリマー性樹脂に分散さ
せる方法。 【構成】 本発明によれば、添加剤(1種または複数)
の分散液または溶液を管型ミキサー中で(好ましくは静
止ミキサーの存在下で)樹脂の溶液に加える。このミキ
サーによって水蒸気沈殿過程が起こり、混合物中の流体
成分がすべて揮発して、固体の添加剤と樹脂が所望の比
で残る。この結果、添加剤がポリマーマトリックス中に
均一に分散した分散体が得られる。高度に分散するた
め、ポリマーの物理的性質が保持される。一例として、
ポリカーボネート樹脂に滴下防止添加剤のPTFEを加
えると、機械的性質を損なうことなく改良された滴下防
止性を有する高度に分散したPTFE濃縮物が得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は合成熱可塑性ポリマー樹
脂との混合物として固体の添加剤を分散させる方法に係
り、ひとつの態様では粒状化したポリカーボネート樹脂
中に固体の添加剤を分散させる技術に関する。
【0002】
【関連技術の簡単な説明】特許文献には、合成ポリマー
樹脂と各種固相添加剤との均一な混合物の製法に関する
記載が豊富である。その代表は、1987年3月10日
に発行されたクレス(Kress) らの米国特許第4,64
9,168号に記載されているものである。クレス(Kre
ss) らは、芳香族のポリカーボネート樹脂をベースとす
る成形用組成物中にポリテトラフルオロエチレン(以
下、簡単に「PTFE」とする)の粒子を分散させてい
る。簡単にいうと、この分散を実施するには、2種の成
分の水性エマルションを混和した後にそのエマルション
混合物を凝結させる。凝結は、噴霧乾燥、凍結乾燥、ま
たは、無機もしくは有機の塩、酸、塩基または水混和性
の有機溶媒の添加によって実施することができる。
【0003】クレス(Kress) らが記載した方法ではPT
FEがポリカーボネート樹脂中に微細に分散した分散物
が得られるが、その分散度は多くの変数に依存してお
り、厳密な制御が必要である。たとえば、2つの水性エ
マルションを互いに混合する場合、これら2種のエマル
ションが混ざっていく様子は主として、懸濁した粒子の
各々とこれら粒子が乳化する水相との相互作用によって
決まる。このことは、各相中に必然的に使用されている
界面活性剤が主たる要因になるということを意味してい
る。凝結の過程の間、これら2種のエマルションの分散
の制御は、次第にPTFE粒子とポリマー樹脂粒子の表
面間の相互作用によって支配されるようになる。よく知
られているように類似の粒子は互いに反発する傾向があ
るので、凝結の間これら2種の混合したエマルションの
凝離を生じさせる駆動力が本来存在しているのである。
【0004】さらに、樹脂粉末に水を添加する場合、そ
の水は粉末の表面に物理的に結合してこれを濡らす。こ
の表面に物理的に結合する水の量は、粉末表面の自由エ
ネルギー特性、利用できる表面積、および水とこの表面
との間の相互作用の自由エネルギーによって決まる。水
をベースとするPTFEエマルションを濡れ方の不十分
な粉末に添加すると、水の添加量が粉末の飽和容量より
少ない限り、水は添加したエマルションからすぐに除か
れることになる。その結果、このエマルションはそれか
ら水が除かれると存在することができないのでPTFE
エマルションの有効な凝結が生起する。樹脂粉末の各粒
子は水に対して決まった飽和容量をもっているので、各
樹脂粉末粒子は非常に少ない決まった量のエマルション
中の水とだけ反応することになる。この意味するところ
は、樹脂粉末の水濡れ特性によって決まる間隔規模でP
TFEエマルションを凝結させる力があるということで
ある。また、樹脂粉末の粒子の表面が水で飽和されるか
または充分に濡れるとすぐにそれ以上のPTFEエマル
ションの凝結を生起させる能力がなくなってしまうの
で、PTFEの分散が極度に不足するということも意味
している。このことは次いで、PTFEエマルションの
サイズに応じた間隔規模でPTFEが粉末中に分散する
ことを保証する物理的限定要因となる。
【0005】本発明の方法は、分散を制御する変数が限
られているという点で特に有利である。本発明の方法は
単純であり、その結果常に良好な高度の分散が今までは
達成できなかった規模で得られる。得られる極めて均一
な分散物からは、優れた特性をもつ独特な製品が得られ
る。高割合の添加剤が機械的性質を損なうことなく均一
に分散する。たとえば、PTFEをポリカーボネート樹
脂に分散させる場合、機械的性質を犠牲にすることな
く、より高濃度のPTFEを容易に分散させることがで
きる。
【0006】本発明の方法では粒子構造の多孔性ポリカ
ーボネート樹脂中にPTFEを配合する。PTFEをポ
リカーボネート樹脂中に配合する初期の方法では、ポリ
カーボネートとPTFE(ラテックスとして)をボール
ミル、ゴム用ロール、エクストルーダーまたはバンバリ
ーミキサー中で混和・加工処理していた。たとえば、米
国特許第3,294,871号および第3,290,7
95号を参照されたい。米国特許第3,005,795
号では、PTFEとポリカーボネート樹脂の混和をベー
ス樹脂の「高流動性の溶液および溶融体」中で行なうこ
とが示唆されている。
【0007】最近になって、PTFEとポリカーボネー
ト樹脂をこれら2種の樹脂の共沈によって組み合わせる
と有利であることが判明した。この結果最終的にPTF
Eがポリカーボネート樹脂中に分散した分散物が得られ
るといわれている。1988年6月28日に発行された
カーター二世(Carter, Jr.) らの米国特許第4,75
3,994号参照。
【0008】この教示によると、PTFEの水性分散液
をポリカーボネート樹脂の溶液と混和し、エステル、芳
香族炭化水素、脂肪族炭化水素、アルコール、カーボネ
ート、エーテルまたはケトンを添加することによって共
沈を起こさせる。この共沈物はその後いくらか高価な方
法で単離、洗浄、乾燥して回収する必要がある。しかし
ながら、これら従来技術の方法では、本質的にそれより
単純で時間と費用がかからない本発明の方法で得られる
製品がもつ独特の特性、特に機械的性質の維持という特
性をもった製品は得られない。
【0009】
【発明の概要】本発明は熱可塑性の合成ポリマー性樹脂
の粒子中に固体形態の添加剤を高度に分散した状態で配
合するための方法に係り、この方法は、添加剤の流体混
合物を用意し、ポリマー性樹脂の溶液を用意し、添加剤
混合物をポリマー性樹脂溶液と混和し、混和物から流体
と溶媒を同時に除去することにより、添加剤とポリマー
性樹脂粉末を混和物から共沈させることからなってい
る。
【0010】本発明はまた、本発明の方法によって得ら
れる熱可塑性樹脂組成物製品、それと熱可塑性樹脂との
ブレンド、およびそれから成形される物品にも係る。
【0011】
【発明の好ましい態様の詳細な説明】本発明の方法は、
広範囲の熱可塑性合成ポリマー樹脂中に固体の添加剤を
高度に分散させるのに使用できる。そのような樹脂の代
表例は粒子形態で入手可能な有機のポリマーであり、そ
の特徴は炭素原子の連鎖にあるが、これは連鎖の連結単
位として極性の基を含有していてもよい。このようなポ
リマーの具体例は次の一般式のものである。
【0012】
【化4】
【0013】ここで、nは約50より大きい整数であ
り、Aは次式の中から選択される式を有する二価の炭化
水素分子部分である。
【0014】
【化5】
【0015】ただし、mは1から20までの整数であ
り、Z′とZ″は各々水素およびアルキルの中から選択
される。また前記式中のBは次式で表わされる基の中か
ら選択される二価の結合基である。
【0016】
【化6】
【0017】ただし、Xは水素、アルキル、アリールお
よびハロゲンより成る群の中から選択され、Yは水素、
ハロゲン、ニトリル、カルボン酸エステル、アルコキシ
およびアセタールの中から選択され、Rは水素、アルキ
ル、アリール、アルカリールおよびアルコキシメチルの
中から選択される。この定義内に含まれる通常硬質の熱
可塑性樹脂としては、ポリエチレン、他のポリオレフィ
ンおよびエチレンと1‐オレフィンとのコポリマーのよ
うな炭化水素ポリマー、ポリスチレン、ポリビニルハラ
イド、ポリビニリデンハライド、中でも特にポリメチル
メタクリレートを始めとするポリアクリレート、6〜1
0個の炭素原子を含有する線状ジアミンおよびそのアミ
ド形成性誘導体の分子間重合によって形成される線状ポ
リカーボンアミドおよび4〜12個の炭素原子を含有す
るω‐アミノ酸またはそのアミド形成性誘導体の分子内
重合によって形成されるスーパーポリアミド(たとえ
ば、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリヘキサメチレ
ンセバカミドおよびポリカプロラクタム)、ポリカーボ
ンイミド、ポリエーテル、ポリカーボネートならびにポ
リオキシアルキレン、特に高分子量の熱安定性ポリオキ
シメチレンがある。
【0018】本発明の方法は上述の各種合成ポリマー樹
脂に応用できるが、以下の説明では簡単にするために便
宜上ポリカーボネート樹脂を例に挙げて議論する。本方
法は、コポリエステル‐カーボネート樹脂を含めた芳香
族ポリカーボネート樹脂を加工・処理するのに使用する
と特に有利である。ポリカーボネートとコポリエステル
‐カーボネートは市販されている周知の樹脂である。界
面重合によってポリカーボネートを製造する方法もよく
知られている。たとえば、米国特許第3,028,36
5号、第3,334,154号、第3,275,601
号、第3,915,926号、第3,030,331
号、第3,169,121号、第3,027,814号
および第4,188,314号(すべて引用により本明
細書中に含まれているものとする)の詳細な説明を参照
されたい。
【0019】一般に、界面重合法は二価フェノールとハ
ロゲン化カルボニル(カーボネート前駆体)とを反応さ
せることからなる。この製造プロセスの反応条件はいろ
いろ変えられるが、いくつかの好ましい方法では、ジフ
ェノール反応体を苛性水溶液に溶解または分散させ、得
られた混合物を適切な水不混和性溶媒媒質に添加し、こ
れらの反応体を適切な触媒の存在下pH条件を調節しな
がらホスゲンのようなカーボネート前駆体と接触させる
のが普通である。最も普通に使われる水不混和性の溶媒
としてはメチレンクロライド、1,2‐ジクロロエタ
ン、クロロベンゼン、トルエンなどがある。
【0020】用いる触媒は、二価フェノール反応体とカ
ーボネート前駆体との重合速度を速めるものである。代
表的な触媒として、トリエチルアミンのような第三級ア
ミン、第四級ホスホニウム化合物、第四級アンモニウム
化合物などがあるが、これらに限定されるわけではな
い。ポリカーボネート樹脂を製造するのに好ましいプロ
セスはホスゲン化反応からなる。ホスゲン化反応が進行
する温度は0℃以下から100℃以上まで変化し得る。
ホスゲン化反応は室温(25℃)〜50℃の温度で好ま
しく進行する。この反応は発熱であるので、ホスゲンの
添加速度を利用して反応温度を制御できる。ホスゲンの
所要量は一般に二価フェノールの量に依存する。
【0021】用いる二価フェノールは公知であり、反応
性の基は2つのフェノール性ヒドロキシル基である。二
価フェノールのあるものは次の一般式で表わされる。
【0022】
【化7】
【0023】ここで、Aは1〜約15個の炭素原子を含
有する二価の炭化水素基、1〜約15個の炭素原子とハ
ロゲンのような置換基を含有する置換された二価の炭化
水素基、−S−、−SS−、−S(O)−、−S(O)
2 −、−O−、または−C−であり、Xは各々が独立し
ており、水素、ハロゲン、および、炭素原子1〜約8個
のアルキル基、炭素原子6〜18個のアリール基、炭素
原子7〜約14個のアラルキル基、炭素原子7〜約14
個のアルカリール基、炭素原子1〜約8個のアルコキシ
基または炭素原子6〜18個のアリールオキシ基のよう
な一価の炭化水素基より成る群の中から選択され、mは
0か1であり、nは0から4までの整数である。
【0024】用いる二価フェノールの典型例をいくつか
挙げると、ビス(4‐ヒドロキシフェニル)メタン、
2,2‐ビス(4‐ヒドロキシフェニル)プロパン(ビ
スフェノール‐Aともいわれる)、2,2‐ビス(4‐
ヒドロキシ‐3,5‐ジブロモフェニル)プロパンのよ
うなビスフェノール、ビス(4‐ヒドロキシフェニル)
エーテル、ビス(3,5‐ジクロロ‐4‐ヒドロキシフ
ェニル)エーテルのような二価フェノールエーテル、
p,p′‐ジヒドロキシジフェニル、3,3′‐ジクロ
ロ‐4,4′‐ジヒドロキシジフェニルのようなジヒド
ロキシジフェニル、ビス(4‐ヒドロキシフェニル)ス
ルホン、ビス(3,5‐ジメチル‐4‐ヒドロキシフェ
ニル)スルホンのようなジヒドロキシアリールスルホ
ン、レゾルシノール、ヒドロキノンのようなジヒドロキ
シベンゼン、1,4‐ジヒドロキシ‐2,5‐ジクロロ
ベンゼン、1,4‐ジヒドロキシ‐3‐メチルベンゼン
のようなハロ置換またはアルキル置換されたジヒドロキ
シベンゼン、ならびに、ビス(4‐ヒドロキシフェニ
ル)スルフィド、ビス(4‐ヒドロキシフェニル)スル
ホキシドおよびビス(3,5‐ジブロモ‐4‐ヒドロキ
シフェニル)スルホキシドのようなジヒドロキシジフェ
ニルのスルフィドまたはスルホキシドがある。別の各種
二価フェノールが入手可能であり、米国特許第2,99
9,835号、第3,028,365号および第3,1
53,008号(すべて引用により本明細書中に含まれ
ているものとする)に開示されている。もちろん、2種
以上の異なる二価フェノールまたは二価フェノールとグ
リコールとの組み合わせを使用することが可能である。
【0025】カーボネート前駆体はハロゲン化カルボニ
ル、ジアリールカーボネートまたはビスハロホルメート
のいずれかとすることができる。ハロゲン化カルボニル
としては臭化カルボニル、塩化カルボニルおよびこれら
の混合物がある。ビスハロホルメートとしては、2,2
‐ビス(4‐ヒドロキシフェニル)プロパン、2,2‐
ビス(4‐ヒドロキシ‐3,5‐ジクロロフェニル)プ
ロパン、ヒドロキノンなどのビスクロロホルメートのよ
うな二価フェノールのビスハロホルメート、または、エ
チレングリコールなどのビスハロホルメートのようなグ
リコールのビスハロホルメートがある。以上のカーボネ
ート前駆体はいずれも有用であるが、ホスゲンともいう
塩化カルボニルが好ましい。
【0026】ランダムに分枝した高分子量の熱可塑性ポ
リカーボネートもポリカーボネートの範囲内に含まれ
る。これらのランダムに分枝したポリカーボネートを製
造するには、前述の二価フェノールおよびカーボネート
前駆体に多官能性の有機化合物を同時に反応させる。分
枝ポリカーボネートを作成するのに有用な多官能性有機
化合物は米国特許第3,635,895号および第4,
001,184号(引用により本明細書中に含まれてい
るものとする)に記載されている。これらの多官能性化
合物は通常芳香族であり、カルボキシル、カルボン酸無
水物、フェノール、ハロホルミルまたはこれらの組み合
わせのような官能基を少なくとも3個含有している。こ
れらの多官能性芳香族化合物の非限定例をいくつか挙げ
ると、1,1,1‐トリ(4‐ヒドロキシフェニル)エ
タン、トリメリット酸無水物、トリメリット酸、トリメ
リトイルトリクロライド、4‐クロロホルミルフタル酸
無水物、ピロメリット酸、ピロメリット酸二無水物、メ
リット酸、メリット酸無水物、トリメシン酸、ベンゾフ
ェノンテトラカルボン酸、ベンゾフェノンテトラカルボ
ン酸無水物、などがある。好ましい多官能性の芳香族化
合物は1,1,1‐トリ(4‐ヒドロキシフェニル)エ
タン、トリメリット酸無水物もしくはトリメリット酸ま
たはこれらのハロホルミル誘導体である。また、線状の
ポリカーボネートと分枝ポリカーボネートのブレンドも
本発明に包含される。
【0027】本発明の方法で処理されるポリカーボネー
ト樹脂は重量平均分子量(Mw )が比較的低いもので
も、または比較的高いものでもよい。Mw が低めの樹脂
は通常末端がキャッピングされたポリカーボネートであ
る。いわゆる「末端がキャッピングされた」ポリカーボ
ネートは前述の芳香族カーボネートポリマーの製造手順
によって製造されるが、その際カーボネートポリマー上
に末端基をもたらす少量の分子量調節剤または連鎖停止
剤を反応混合物に含ませることによりポリカーボネート
の分子量を制御する。
【0028】分子量調節剤、すなわち連鎖停止剤を反応
体に添加するのは、一般に、反応体をカーボネート前駆
体と接触させる前かその接触中である。有用な分子量調
節剤としては、フェノール、クロマン‐I、p‐ter
t‐ブチルフェノール、p‐クミルフェノールなどがあ
るが、これらに限られるものではない。カーボネートポ
リマーの連鎖停止剤として機能する他の化合物も公知で
ある。たとえば、米国特許第3,085,992号には
連鎖停止剤としてのアルカノールアミンが、米国特許第
3,399,172号には連鎖停止剤としてのイミド
が、米国特許第3,275,601号には界面重合法に
よってポリカーボネートを製造する際にアニリンとメチ
ルアニリンが連鎖停止剤として働くことが、そして米国
特許第4,011,184号にはポリカーボネート用の
分子量調節剤としての第一級または第二級のアミンが、
それぞれ開示・教示されている。さらに、米国特許第
3,028,365号には、芳香族アミンや他の単官能
性化合物を使用してポリカーボネートの分子量を制御ま
たは調節することができ、その結果アリールカーバメー
ト末端基が形成されることが開示されている。またカー
バメート末端基を有する芳香族ポリカーボネートが米国
特許第4,111,910号に開示されている。これら
のポリカーボネートは、アンモニア、アンモニウム化合
物、第一級シクロアルキル、脂肪族またはアラルキルア
ミンおよび第二級シクロアルキル、アルキルまたはアラ
ルキルアミンを末端停止量で用いて製造されている。
【0029】上に述べたように、本発明の方法で処理さ
れる芳香族カーボネートポリマーには、コポリエステル
‐ポリカーボネートともいわれるポリエステルカーボネ
ートが包含される。これは、次式(IIa)の繰返しポリ
カーボネート連鎖単位に加えて、たとえば次式(IIb)
の反復または繰返しカルボキシレート単位を含有する樹
脂のことである。
【0030】
【化8】
【0031】
【化9】
【0032】ここで、Dは重合反応で使用した二価フェ
ノールに由来する二価の芳香族残基であり、R1 は以下
に定義する通りである。このコポリエステル‐ポリカー
ボネート樹脂もまた、当業者には周知の界面重合技術に
よって製造される。たとえば、米国特許第3,169,
121号および第4,487,896号を参照された
い。
【0033】一般に、コポリエステル‐ポリカーボネー
ト樹脂は、ポリカーボネートホモポリマーに関して前記
したようにして製造されるが、水不混和性溶媒中にジカ
ルボン酸(エステル前駆体)を添加して共存させる。通
常、コポリエステル‐カーボネート樹脂を製造する際に
は、線状ポリエステルの製造に従来から使われているジ
カルボン酸のいずれも利用できる。一般に、利用できる
ジカルボン酸には、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカル
ボン酸、脂肪族‐芳香族ジカルボン酸が包含される。こ
れらの酸は周知であり、たとえば米国特許第3,16
9,121号(引用により本明細書中に含まれるものと
する)に開示されている。そのような芳香族ジカルボン
酸の代表例は、次の一般式で表わされるものである。
【0034】 HOOC−R1 −COOH (III ) ここで、R1 はフェニレン、ナフチレン、ビフェニレ
ン、置換フェニレンなどのような芳香族残基、アラルキ
ル基やアルカリール基のような二価の脂肪族‐芳香族炭
化水素残基、または次式の非芳香族結合を介して連結さ
れた2個以上の芳香族残基を表わす。
【0035】−E− ただし、Eは二価のアルキレン基かアルキリデン基であ
る。Eはまた、非アルキレン基または非アルキリデン基
(たとえば、芳香族結合、第三級アミノ結合、エーテル
結合、カルボニル結合、ケイ素含有結合、または、スル
フィド、スルホキシド、スルホンなどのようなイオウ含
有結合)によって連結された2個以上のアルキレン基ま
たはアルキリデン基から構成されていてもよい。さら
に、Eは炭素原子5〜7個の環式脂肪族基(たとえばシ
クロペンチル、シクロヘキシル)または炭素原子5〜7
個のシクロアルキリデン(たとえばシクロヘキシリデ
ン)であってもよい。またEは、スルフィド、スルホキ
シドもしくはスルホンのようなイオウを含み炭素を含ま
ない結合、エーテル結合、カルボニル基、直接結合、第
三級窒素基、または、シランやシロキシのようなケイ素
含有結合であってもよい。Eが表わし得るその他の基に
ついては当業者には明らかであろう。本発明の目的から
は芳香族ジカルボン酸が好ましい。したがって、式(II
I )の好ましい芳香族二官能性カルボン酸において、R
1 はフェニレン、ビフェニレン、ナフチレンまたは置換
フェニレンのような芳香族残基である。本発明のポリ
(エステル‐カーボネート)またはポリアリレート樹脂
を製造する際に使用できる芳香族ジカルボン酸の非限定
例をいくつか挙げると、フタル酸、イソフタル酸、テレ
フタル酸、ホモフタル酸、o‐、m‐またはp‐フェニ
レン二酢酸、ならびに、ジフェニルジカルボン酸および
異性体のナフタレンジカルボン酸のような多核芳香族酸
がある。これらの芳香族化合物は塩素、臭素、フッ素な
どのような無機の原子、ニトロ基のような有機の基、ま
たはアルコキシのようなオキシ基で置換されていてもよ
く、必要なことはこれらの基が反応体と反応条件に対し
て不活性であると共にそれらの影響を受けないというこ
とである。特に有用な芳香族ジカルボン酸は次の一般式
で表わされるものである。
【0036】
【化10】
【0037】ここで、jは0から4までの値を有する整
数であり、R3 は各々が独立して、アルキル基、好まし
くは低級アルキル(炭素原子1〜約6個)より成る群の
中から選択される。これらのジカルボン酸の混合物も使
用できる。したがって、本明細書中でジカルボン酸とい
う用語を使用する場合その用語は2種以上のジカルボン
酸の混合物を包含して意味するものと理解されたい。
【0038】芳香族ジカルボン酸として最も好ましいの
はイソフタル酸、テレフタル酸およびこれらの混合物で
ある。ジカルボン酸そのものを使用する代わりに、その
酸の反応性誘導体を使用することが可能であり、時には
好ましくさえある。これらの反応性誘導体の代表例は酸
ハロゲン化物である。好ましい酸ハロゲン化物は酸二塩
化物と酸二臭化物である。したがって、たとえば、イソ
フタル酸、テレフタル酸またはそれらの混合物を使用す
る代わりに、イソフタロイルジクロライド、テレフタロ
イルジクロライドおよびこれらの混合物を用いることが
可能である。
【0039】このコポリエステル‐カーボネート樹脂を
製造するのに使用する反応体の割合は、この生成物樹脂
を含有する本発明のブレンドの目的とする用途に応じて
変化する。すでに引用した米国特許に記載されているよ
うに当業者には有用な割合が明らかである。一般に、エ
ステル結合の量はカーボネート結合に対して約5〜約9
0モル%でよい。たとえば、5モルのビスフェノールA
が4モルのイソフタロイルジクロライドおよび1モルの
ホスゲンと完全に反応するとエステル結合が80モル%
のコポリエステル‐カーボネートが得られる。
【0040】本発明の方法では有機ポリマー樹脂を溶液
として使用する。ポリカーボネート樹脂の場合、その溶
媒はメチレンクロライドのような水不混和性溶媒が有利
であるが、この樹脂に対する溶媒はいずれも使用でき
る。溶液中の樹脂の濃度には特に重要な意味はないが、
(一例として)約1〜約25重量%の範囲内にすること
ができる。
【0041】本発明の方法によると、この合成ポリマー
樹脂にいろいろな固体形態の添加剤を分散させることが
できる。これらの添加剤は熱可塑性プラスチック材料配
合分野において従来から広く使用されているものであ
り、たとえば、充填材(粘土やタルクなど)、補助艶消
し剤、耐衝撃性改良剤、帯電防止剤、酸化防止剤、可塑
剤、流れ促進剤その他の加工助剤、安定剤、着色材、離
型剤、補助または相乗難燃剤(金属酸化物、塩など)、
紫外線遮断剤、などを挙げることができる。添加剤とし
て必要な唯一の要件は、コロイドの担体または溶媒(た
とえば水)が除去されたときに沈殿するようにコロイド
状分散液または溶液として調製できるという点だけであ
る。
【0042】本発明の方法でポリカーボネート樹脂に適
用するのに特に有用なものは、水性コロイド状分散液
(ラテックス)として調製されるフルオロポリマー添加
剤、すなわちフッ素化されたポリオレフィンである。こ
のフルオロポリマーはポリカーボネート樹脂成形用組成
物に添加されると難燃剤および滴下防止剤として機能す
る。
【0043】部分的にフッ素化されたポリオレフィンと
しては、ポリ(フッ化ビニリデン)、ポリ(フッ化ビニ
ル)、ポリ(トリフルオロエチレン)、ポリ(クロロト
リフルオロエチレン)およびポリ(トリフルオロエチレ
ンアルカリ金属スルホン酸塩)があるが、これらに限ら
れるわけではない。本発明に最も有用なフッ素化ポリオ
レフィンとその製法は、特に、1966年米国ニューヨ
ーク州ニューヨークのインターサイエンス・パブリッシ
ャーズ(Interscience Publishers) 刊ビルマイヤー(Bil
lmeyer, Fred W., Jr.) 著「ポリマー科学テキストブッ
ク(Textbook of Polymer Science) 」第425〜427
頁、モナモソ(Monermoso, J.C.) 著ゴム化学技術(Rubbe
r Chem. Tech.)第34巻第1521頁(1961年)、
ならびに、米国ニューヨーク州ニューヨークのラインホ
ルト・パブリッシング社(Reinhold Publishing Corp.)
刊ラドナー(Rudner, M.A.)著「フルオロカーボン(Fluor
ocarbons) 」および米国特許第4,663,391号
(引用により本明細書中に含まれるものとする)に記載
されている。
【0044】本発明の方法と組成物に使用するには、ポ
リテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂が好まし
く、フィブリル形態であるのが好ましい。PTFEは、
その重合反応で微粉末または毛羽として製造される。こ
の微細に分割された平均粒径0.1〜0.2ミクロンの
未処理ポリテトラフルオロエチレン樹脂の塊、たとえ
ば、1952年「工業と工学の化学(Ind. and Eng. Che
m.)」第44巻第1800頁のロンツ(J.F. Lontz)とハ
ッポルト(W.B. Happoldt, Jr.)著「『テフロン』、テト
ラフルオロエチレン樹脂分散液("Teflon"; Tetrafluoro
ethylene Resin Dispersion)」と題する論文の図1およ
び図2に描かれているものを手で揉むと、これらの粒子
は互いにくっついて凝集塊を形成する傾向がある。この
塊を引き伸ばして50〜100倍の顕微鏡で検査する
と、いろいろなサイズのファイバーが見える。電子顕微
鏡検査によると、これらのファイバーはより小さいファ
イバーの束であり、そのうちの多くは粒子の直径の1/
4〜1/10以下の直径を有する非常に細いフィブリル
で互いにつながった一次粒子のストリングで構成されて
いる。本発明の実施の際には、機械的剪断力をかけなが
ら一緒に揉むと粒子同士が接着して超微細フィブリルに
引き伸ばされることができるポリテトラフルオロエチレ
ンが好ましい。
【0045】本発明の製品を顕微鏡で検査すると、樹脂
に包囲されたポリテトラフルオロエチレン粒子が存在し
ている。所望により、このポリテトラフルオロエチレン
粒子は、ベース樹脂に配合する前に、油のような適した
媒質に分散させたとき高剪断速度で処理することによっ
て、または水切削のようなプロセスで、マイクロファイ
バー構造をとらせることができ、そうすると2ミクロン
未満の直径を有するマイクロファイバーが得られる。
【0046】本発明の方法によってポリカーボネート樹
脂中に配合されるフルオロポリマーの量は、約0.01
〜約70重量%、好ましくは約5〜約40%、さらに好
ましくは約15〜約30重量%の範囲内でよい。フルオ
ロポリマーはその水性分散液またはラテックスとして使
用するのが好ましく、分散した粒子は(平均して)0.
05〜0.5ミクロンのサイズ(直径)をもっているの
が好ましい。よく分散してないPTFEをポリカーボネ
ート樹脂成形用組成物に添加すると、それから成形され
る物品の物理的性質の多くに悪影響を及ぼす。悪影響を
受ける可能性のある性質として衝撃抵抗性および外観が
ある。起こり得る主要な欠陥のひとつは、充分に分散し
てない大きなPTFE粒子が存在することに起因してい
る。これらの充分に分散してない粒子は、(1)亀裂の
伝播を開始させる傷となったり、(2)衝撃抵抗性を弱
めたり、(3)透過して見たとき黒い汚点として見える
光学的に不透明な大きい第二相粒子となったり、また
は、(4)成形された物品の表面で表面欠陥として見え
たりし得る。この最後の問題に限っては、前記したクレ
ス(Kress) らの方法で解決されたようにみえる。しか
し、前の3つの問題は、本発明の方法が開発されるまで
未解決のままであったのである。
【0047】本発明者らはポリカーボネート樹脂成形用
組成物中にPTFEを導入する方法を発見した。本発明
の方法では、有利なことに欠陥のない表面と改良された
機械的・燃焼特性を有する成形品を得ることができる。
これらの有利な効果は、本発明の方法により、PTFE
を樹脂組成物で包囲すると共に樹脂と添加剤両方の比較
的小さくて均一な粒子を形成することによって達成され
る。得られる樹脂‐添加剤組成物は、難燃・滴下防止用
添加剤としてポリカーボネート成形用組成物と共にブレ
ンドすると有用な濃縮物である。
【0048】本発明の方法では、ふたつの成分、すなわ
ちポリカーボネート樹脂粒子を含む流体とこれとは別の
フルオロポリマーを含む流体とを、たとえば、場合によ
って静止ミキサーを備えていてもよい連続管型ミキサー
中で、室温または高温で互いに混合する。2つの流体を
互いに接触させる時の速度は本発明の方法にとって特に
重要なわけではない。しかし、2つの成分を互いに接触
させる時の速度は、所与の時間の間ほぼ均一な速度であ
るのが有利である。フルオロポリマーを「一回にまとめ
て」ポリカーボネート中に入れるのを避け、代わりにフ
ルオロポリマーを計量してポリカーボネート中に添加す
るようにすると、均一な混合物を得る上で有利である。
2つの成分の割合は、(PTFE:ポリマー樹脂)の重
量比で、70:30〜0.01:99.99、好ましく
は40:60〜5:95、最も好ましくは30:70〜
15:85とするとよい。
【0049】2つの流体流を混和した後、樹脂と添加剤
を共沈させるには、添加剤の担体とポリマー樹脂の溶媒
とを同時に除去する。このためには、添加剤の担体(水
など)とポリマー樹脂の溶媒(たとえば有機溶媒)との
両者を揮発させるとよい。揮発は、混合物を噴霧乾燥に
かけて湿気が約1.0%以下の乾燥度にすることによっ
て行なうことができる。
【0050】固体粒子の流体分散物を噴霧乾燥する装置
は一般によく知られている。たとえば、米国特許第1,
140,453号、第2,249,359号、第2,3
25,112号、第2,647,796号、第3,45
2,931号、第3,581,997号および第3,9
01,449号に記載の噴霧乾燥機を参照されたい。圧
縮空気で作動する噴霧乾燥装置と「エアレス」スプレー
装置のどちらも使用できる。一般に、比較的稀薄なフル
オロポリマーラテックス(固形分30%未満)には空気
駆動型の噴霧乾燥機を使用するのが有利である。固形分
がそれより高くなるとエアレススプレー装置を使用する
のが好ましい。
【0051】本発明の好ましい態様の方法では、樹脂と
添加剤の共沈を水蒸気沈殿によって実施する。すなわ
ち、成分中に水蒸気を注入し、これを解放して揮発させ
ることによって水と溶媒を同時に除去する。
【0052】
【実施例の記載】以下の製造例および実施例を参照する
と本発明がさらに充分に理解できるであろう。これらの
実施例は限定ではなく例示のために挙げるものであり、
本発明を実施する上で最良の実施態様と考えられるもの
である。以下で挙げられている試験に関する手順は次の
通りである。ノッチ付きアイゾット(NI) 125ミル厚の成形試料の衝撃強さはASTMのD−2
56法に従って測定した。特に断わらない限り、試験片
はすべて破壊時に100%延性であった。燃焼性 アンダーライターズ・ラボラトリー(Underwriter´s La
boratory)のUL−94 5V法に従って測定した。延性ダイナタップ(Dynatup) ダイナタップ(Dynatup) 衝撃測定は、125ミル厚の1
0.16cmディスクを使用してダイナタップ(Dynatu
p) オートローダー機で行なった。ドロップハンマーの
衝撃速度は12.2ft/秒であり、衝撃エネルギーは
148ft−lbであった。最大荷重に達するまでのエ
ネルギーを3回の測定値の平均で示す。
【0053】特に断わらない限り部はすべて重量部であ
る。「phr」は樹脂100部当たりの部を意味する。実施例1〜4および対照 添付の図面を参照しながら、PTFEを(滴下防止剤と
して)ポリカーボネート樹脂[レキサン(Lexan) (登録
商標)125、ビスフェノール‐Aのホスゲン化によっ
て製造したホモポリマー、米国インディアナ州マウント
バーノン(MountVernon)のゼネラル・エレクトリック社
(General Electric Company)、固有粘度約0.4〜0.
5dl/g]に添加する製造例をいくつか実施する。
【0054】PTFEは、アイ・シー・アイ(ICI) から
フルオン(Fluon) AD−1として供給されている60%
PTFE水性ラテックスとして添加する。ポリカーボネ
ートは、10%メチレンクロライド溶液の形態である。
PTFEラテックスとポリカーボネート溶液は同時に計
量して、図示されているようにステンレススチール製圧
力容器10、12から管型ミキサー14中に導入する。
ポリカーボネート溶液は流量計15を介して1.5L/
分で加え、PTFEラテックスはメーター16を介して
ポリカーボネート溶液中のPTFEが5〜25重量%と
なるような速度で加えた。これらの流体流を多要素式固
定ミキサー18中で混合した。混合した流体は次に蒸気
沈殿ノズル20に入り、ここでは高圧の過熱蒸気(80
psi)が21から80lbs/時の速度で添加される。こ
の高圧の(活性な)蒸気により、メチレンクロライド溶
媒と水担体が同時に揮発し、粒子の形成が完了する導管
22中で共沈する間にポリカーボネートがPTFEをカ
プセル封入してPTFE/ポリカーボネート濃縮物が得
られる。この共沈法により通常5ミクロン〜5mmの範
囲の粒径が得られ、これは本発明方法にとって許容でき
る。次に、サイクロン分離器26により、水蒸気とメチ
レンクロライド蒸気から濃縮粉末を分離する。沈殿した
粉末を100℃、60mmHgのドライヤー28で48
時間真空乾燥して水分1%未満の自由流動性粉末を得
る。所望の生成物の分離と洗浄は実施が比較的簡単・容
易であることが分かる。
【0055】PTFE含量が24%と8%の2つのPT
FE濃縮物を調製した。各試料をポリカーボネート成形
用配合物中で難燃性滴下防止性添加剤として使用して、
PTFEが物理的性質と難燃性能に及ぼす影響を評価し
た。作成した配合物の組成を下記表Iに示す。表Iに示
した配合物をブレンドし、押出し、同じ成形条件下で熱
可塑的に成形して試験部品とした。成形した部品で得ら
れた試験結果も合わせて表Iに示す。また比較のための
対照配合物も挙げてあり、この配合物はPTFEラテッ
クスをポリカーボネート粉末に添加した後ブレンドし、
蒸気で流体を揮発させて共沈させることなく乾燥して製
造したPTFE濃縮物を使用している。この対照配合物
の製造法では、本発明の方法の生成物と比較してPTF
Eがうまく分散していないことが分かり、この分散性の
悪さは成形した物品の物理的性質に反映されている。 表 I 実施例 対 照 配 合(重量%) レキサン(Lexan)125、上記 96.5 99.05 89.53 97.0 98.0 PTFE 0.84 0.24 PTFE 0.84 0.24 PTFE 0.4 離型剤(phr) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 KSS(A)(phr) 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 試験結果 ノッチ付アイゾット(kg/cm2 ) 1.08 1.02 1.08 0.98 1.00 (延性%) 100 100 100 100 100 ダイナタップ(kg/cm2 ) 2.81 2.96 3.02 2.96 2.39 (延性%) 100 100 100 100 100 引張り伸び(%) 104 105 109 96 63 UL94 5V(3.2mm) 合 格 不合格 合 格 不合格 不合格 (A)ジフェニルスルホンスルホネートのカリウム塩、難燃剤 表Iに示されているように、本発明に従って製造したP
TFE濃縮物を含有する配合物からは物理的性質に優れ
た成形品が得られる。さらに、本発明に従って製造した
濃縮物を用いてPTFEレベルを0.24%から0.8
4%まで上昇させたとき特性には実際上大きな変化がな
い(実施例1、3と実施例2、4との比較)。添加剤が
ポリマーの物理的性質に悪い影響を与えないということ
は極めて望ましいことである。PTFEレベルを増大さ
せると、良好な物理的性質は保ったままで望ましいUL
94 5V性能が得られる(実施例1と3)。実施例5〜12および比較例A〜E PTFEと前記のレキサン(Lexan) (登録商標)125
ポリカーボネートをいろいろな割合で使用し、上記実施
例1〜4に従って本発明の方法を繰り返した。得られた
ポリカーボネート樹脂とPTFEの混和物に、次に、離
型剤0.3部と熱安定剤0.05部を配合した。これら
のブレンドのいくつかには難燃剤としてジフェニルスル
ホンスルホネートのカリウム塩を添加した。試験によ
り、下記表IIに実施例5〜12として示す物理的結果が
得られた。
【0056】比較のために、PTFEをポリカーボネー
ト樹脂に添加する際に単にPTFEラテックスを粉末の
ポリカーボネート樹脂とブレンドした後乾燥しただけで
あることを除いて、上記と同様な配合物を製造した。ひ
とつの例(比較例E)では、ラテックスのPTFEの代
わりに、PTFEの乾燥粉末[フルオン(Fluon) (登録
商標)、CD−1、アイ・シー・アイ(ICI) ]をポリカ
ーボネートの樹脂粉末とブレンドした。試験結果と組成
を、下記表IIに比較例A〜Eとして示す。 表II−1 比較例 レキサン(Lexan)125、上記 99.61 98.80 99.61 99.80 99.61 KSS、上記 0.45 0.45 PTFE 0.04 0.40 PTFE 0.04 0.40 PTFE 0.04 試験結果 ノッチ付アイゾット(kg/cm2 ) 1.01 0.35 1.03 0.32 0.69 125ミル (20)* (20)* (60)* ダイナタップ(kg/cm2 ) 3.02 2.53 3.21 2.78 3.17 引張り伸び(%) 75 59 86 63 68 表II−2 実施例 レキサン(Lexan) 125、上記 KSS、上記 0.45 PTFE 0.04 0.40 PTFE 0.04 0.08 試験結果 ノッチ付アイゾット(kg/cm2 ) 125ミル 1.00 1.00 1.08 0.97 ダイナタップ(kg/cm2 ) 3.57 2.96 3.27 3.33 引張り伸び(%) 106 92 103 79 表II−3 実施例 10 11 12 レキサン(Lexan) 125、上記 KSS、上記 0.45 PTFE 0.40 PTFE 0.04 0.08 0.32 試験結果 ノッチ付アイゾット(kg/cm2 ) 125ミル 1.03 0.99 1.05 1.03 ダイナタップ(kg/cm2 ) 3.35 3.44 3.45 3.48 引張り伸び(%) 73 75 76 85 レキサン(Lexan) 125は米国インディアナ州マウント
・バーノン(Mt. Vernon)のゼネラル・エレクトリック社
(General Electric Company)製で平均分子量24,00
0のポリカーボネート粉末である。
【0057】PTFE−比較例AとBおよび比較例C
とDは、PTFEラテックス[それぞれデュポン(Dupon
t)T30およびアイ・シー・アイ(ICI) のフルオン(Flu
on) AD1]をポリカーボネート粉末に添加した後ブレ
ンド、乾燥して作成される。 PTFE−比較例Eは粉末PTFE[アイ・シー・ア
イ(ICI) のフルオン(Fluon) AD1]である。 PTFE−実施例5〜12は本発明によって作成され
る。* ノッチ付アイゾットは1/8″のアイゾットバーで測
定。括弧に入れた数は延性の%を示している。表示がな
いものは破断時延性100%である。ダイナタップ(Dyn
atup) は18″で4″の丸いディスクで測定。すべて1
00%延性。 上記表IIから分かるように、本発明の方法によると、ポ
リマーに付随する物理的性質を実質的に損なうことなく
高重量の添加剤をポリマー樹脂中に分散させることがで
きる。特に、ポリカーボネート配合物に添加するPTF
Eのレベルを上げて、この配合物から成形される物品の
機械的性質を犠牲にすることなく滴下防止特性を高める
ことができる。
【0058】比較例Bで使用したPTFE濃縮物は表I
の対照配合物に使用したものと同じであることに注意さ
れたい。表Iと表IIのこれら2つの配合物の機械的性質
は異なっていることが分かる。この違いは、PTFEが
プラスチック配合物にうまく分散していない場合の際だ
った特徴である。当業者には明らかなように、PTFE
のポリカーボネート樹脂への分散に関して、本発明の思
想と範囲から逸脱することなく、上記本発明の方法に多
くの修正を施すことが可能である。たとえば、所与の樹
脂に2種以上の添加剤を同時に分散させてもよい。一般
に任意の添加剤を分散させることができる。特に、本発
明の方法でコロイド状分散液または溶液として供給する
ことができるものであれば使用できる。蒸気沈殿ノズル
サイズ、蒸気圧力、粒径、および成分の比などのような
変数はすべて最適の結果が得られるように調節すること
ができる。流体流の混合と共沈工程はいずれも常温常圧
で実施できるが高い温度・圧力を排除するものではな
い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実施するための装置の概略図であ
る。
【符号の説明】
10、12 ステンレススチール製圧力容器 14 管型ミキサー 20 蒸気沈殿ノズル 26 サイクロンドライヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリオット・ウエスト・シャンクリン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、アルタ モント、リーサム・レーン、4イー(番地 なし) (72)発明者 ポール・ウイリアム・バックレイ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スコテ ィア、パサドウスキ・ロード、60番

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性の合成ポリマー性樹脂の粒子中
    に固体形態の添加剤を高度に分散した状態で配合するた
    めの方法であって、 添加剤の流体混合物を用意し、ポリマー性樹脂の溶液を
    用意し、 添加剤混合物をポリマー性樹脂溶液と混和し、 混和物から流体と溶媒を同時に除去することにより、添
    加剤とポリマー性樹脂を混和物から共沈させることから
    なる方法。
  2. 【請求項2】 ポリマー性樹脂が、一般式 【化1】 [式中、nは約50より大きい整数であり、Aは次式 【化2】 (式中、mは1から20までの整数であり、Z′および
    Z″は各々水素およびアルキルの中から選択される)の
    中から選択される式を有する二価の炭化水素分子部分で
    あり、Bは次式 【化3】 (式中、Xは水素、アルキル、アリールおよびハロゲン
    より成る群の中から選択され、Yは水素、ハロゲン、ニ
    トリル、カルボン酸エステル、アルコキシおよびアセタ
    ールの中から選択され、Rは水素、アルキル、アリー
    ル、アルカリールおよびアルコキシメチルの中から選択
    される)で表わされる基の中から選択される二価の結合
    基である]を有する1種である、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 流体混合物がコロイド状分散液である、
    請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 除去を水蒸気注入によって実施する、請
    求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 静止ミキサーを備えた管内で連続的に混
    和を実施する、請求項1記載の方法。
  6. 【請求項6】 樹脂がポリカーボネートであり、添加剤
    がポリテトラフルオロエチレンである、請求項1記載の
    方法。
  7. 【請求項7】 ポリテトラフルオロエチレンを水性ラテ
    ックスとして用意し、ポリカーボネートを水不混和性溶
    媒の溶液として用意する、請求項6記載の方法。
  8. 【請求項8】 添加剤と樹脂を、約70:30から約
    0.01:99.99までの範囲内の重量比で混合す
    る、請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 請求項1記載の方法の生成物。
  10. 【請求項10】 請求項4記載の方法によって得られ、
    粒径が5ミクロン〜5ミリメートルの範囲である生成
    物。
  11. 【請求項11】 請求項1記載の方法の生成物から熱可
    塑的に成形された物品。
  12. 【請求項12】 合成熱可塑性ポリマー性樹脂と請求項
    1記載の方法の生成物とからなる、熱可塑性成形用組成
    物。
  13. 【請求項13】 請求項8記載の方法によって得られ、
    熱可塑性芳香族ポリカーボネート樹脂と0.01〜70
    重量%のポリテトラフルオロエチレンとからなる、熱可
    塑性の芳香族ポリカーボネート成形用組成物に添加する
    ための、濃縮添加剤。
  14. 【請求項14】 芳香族熱可塑性ポリカーボネートと滴
    下防止割合の請求項13記載の濃縮添加剤とからなる、
    ポリカーボネート成形用組成物。
  15. 【請求項15】 2種以上の熱可塑性ポリマー性樹脂の
    ブレンドと請求項1記載の方法の生成物とからなる、熱
    可塑性成形用組成物。
  16. 【請求項16】 請求項12記載の組成物から誘導され
    る、熱成形可能な押出しシート。
  17. 【請求項17】 請求項14記載の組成物から誘導され
    る、熱成形可能な押出しシート。
  18. 【請求項18】 請求項15記載の組成物から誘導され
    る、熱成形可能な押出しシート。
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