JPH10147700A

JPH10147700A - ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂組成物及び電動工具ハウジング成形品

Info

Publication number: JPH10147700A
Application number: JP30914596A
Authority: JP
Inventors: Yuji Higaki; 裕二檜垣
Original assignee: Teijin Chemicals Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1996-11-20
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】機械的特性特に耐衝撃性に優れたものであっ
て、電動工具ハウジングのように高度な機械的強度が要
求される製品に最適なガラス繊維強化ポリカーボネート
樹脂組成物、その成形品を提供する。【解決手段】粘度平均分子量２００００〜４００００
のポリカーボネート樹脂（Ａ成分）９５〜５０重量％と
数平均分子量２０００〜６０００のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を８０ｗｔ％以上含む集束剤で集束処理さ
れたものでかつその付着量が０．８〜１．２ｗｔ％であ
るガラス繊維（Ｂ成分）５〜５０重量％よりなる樹脂組
成物１００重量部に対して、着色剤としての酸化チタン
（Ｃ成分）０．００１〜３重量部及びリン系熱安定剤
（Ｄ成分）０．００１〜２重量部及び難燃剤（Ｅ成分）
０〜１０重量部を配合したガラス繊維強化ポリカーボネ
ート樹脂組成物及び成形品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス繊維強化ポ
リカーボネート樹脂組成物に関する。更に詳しくは耐衝
撃性に優れ、かつ機械的強度が良好なガラス繊維強化ポ
リカーボネート樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリカーボネート樹脂は、機械的強度、
透明性、寸法安定性などに優れ、エンジニアリングプラ
スチックスとして幅広い用途に使用されている。また従
来より、ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂は、剛
性、寸法安定性に優れていることから、カメラ、オーデ
ィオ、ＶＴＲ、ＯＡ分野等幅広い分野で使用されてい
る。特に電動工具ハウジング材料には、高度な機械的強
度が要求され、ガラス繊維強化ポリカーボネート樹脂が
公的に使用されている。しかし、近年のデザインの複雑
化、製品肉厚の薄肉化によって、より高い強度が要求さ
れる様になってきた。特開平７−１１１００号公報に
は、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂にエポキシ系集
束剤で処理されたガラス繊維を配合してなる組成物が開
示されている。このエポキシ系集束剤を使用することに
よって、機械的強度の向上は見られるが、耐衝撃性の向
上効果については、未だ十分なものではなく、更に耐熱
性が低下する問題がある。また、特開平５−２７９５６
２号公報には、芳香族ポリカーボネート樹脂にウレタン
系又はエポキシ系で処理されたガラス繊維とリン系の熱
安定剤を配合してなる組成物が開示されている。しかし
ながら、これらの組成物を成形してなる成形品では、電
動工具ハウジング用としての強度及び耐衝撃性が不足す
る問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械的強度
及び耐衝撃性に優れるガラス繊維強化ポリカーボネート
樹脂組成物を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決する為に鋭意検討した結果、ポリカーボネート樹
脂に特定のエポキシ系集束剤を用いたガラス繊維を用い
ることで、機械的特性特に強度、耐衝撃性が優れること
を見いだし、更に検討を重ねて本発明を完成した。すな
わち本発明は、粘度平均分子量２００００〜４００００
のポリカーボネート樹脂（Ａ成分）９５〜５０重量％と
数平均分子量２０００〜６０００のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を８０ｗｔ％以上含む集束剤で集束処理さ
れたものでかつその付着量が０．８〜１．２ｗｔ％であ
るガラス繊維（Ｂ成分）５〜５０重量％よりなる樹脂組
成物１００重量部に対して、着色剤としての酸化チタン
（Ｃ成分）０．００１〜３重量部及びリン系の熱安定剤
（Ｄ成分）０．００１〜２重量部及び難燃剤（Ｅ成分）
０〜１０重量部を配合したことを特徴とするガラス繊維
強化ポリカーボネート樹脂組成物である。

【０００５】本発明に使用する（Ａ成分）のポリカーボ
ネート樹脂は、２価のフェノールとカーボネート前駆体
とを溶融法、溶液法などの公知の方法で反応させ、製造
されるものである。２価のフェノールの代表的なものと
してはハイドロキノン、レゾルシノール、２，２−ビス
（４−ヒドロキシフェノール）プロパン、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−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）サ
ルファイド、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン
等が挙げられる。特にビス（４−ヒドロキシフェニル）
アルカン系が好ましく、なかでも通常ビスフェノールＡ
と称される２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プ
ロパンが好適である。また、カーボネート前駆体として
はカルボニルハライド、カルボニルエステルおよびハロ
ホルメート等が挙げられ、具体的にはホスゲン、ジフェ
ニルカーボネート、２価のフェノールのジハロホルメー
ト等がある。ポリカーボネート樹脂の製造に際し、適当
な分子量調節剤、分岐剤、その他の改質剤などの添加は
差し支えない。また２価のフェノール、カーボネート前
駆体はいすれも単独あるいは２種以上で使用することが
でき、さらに得られたポリカーボネート樹脂を２種以上
混合使用してもよい。

【０００６】かかるポリカーボネート樹脂の分子量は、
粘度平均分子量で表して２００００〜４００００が適当
であり、２１０００〜３００００が好ましい。粘度平均
分子量が２００００未満のポリカーボネート樹脂では、
得られる成形品の強度が十分でなく、粘度平均分子量が
４００００を超えるポリカーボネート樹脂では、成形時
の溶融粘度が高くなり、成形し難くなる。本発明でいう
粘度平均分子量（Ｍ）は塩化メチレン１００ｍｌにポリ
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（η_SP）を次式に挿入して求めたものであ
る。 η_SP／Ｃ＝［η］＋０．４５×［η］²Ｃ［η］＝１．２３×１０^ー4Ｍ^0.83 （但し［η］は極限粘度、Ｃはポリマー濃度で０．７で
ある。）

【０００７】ポリカーボネート樹脂を製造する手段を簡
単に説明する。カーボネート前駆体としてホスゲンを用
いる溶液法では、通常酸結合剤及び有機溶媒の存在下で
反応させる。酸結合剤としては例えば水酸化ナトリウム
や水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物又はピリ
ジン等のアミン化合物が用いられる。有機溶媒としては
例えば塩化メチレン、クロロベンゼン等のハロゲン化炭
化水素が用いられる。また反応促進のために例えば第三
級アミンや第四級アンモニウム塩等の触媒を用いること
ができ、分子量調節剤として例えばフェノールやｐ−ｔ
ｅｒｔ−ブチルフェノールのようなアルキル置換フェノ
ール等の末端停止剤を用いることが望ましい。反応温度
は通常０〜４０℃、反応時間は数分〜５時間、反応中の
ｐＨは１０以上に保つのが望ましい。

【０００８】カーボネート前駆体として炭酸ジエステル
を用いるエステル交換反応（溶融法）では、不活性ガス
の存在下に所定割合の二価フェノールを炭酸ジエステル
と加熱しながら撹拌し、生成するアルコール又はフェノ
ール類を留出させる。反応温度は生成するアルコール又
はフェノール類の沸点等により異なるが、通常１２０〜
３００℃の範囲である。反応はその初期から減圧にして
生成するアルコール又はフェノール類を留出させながら
反応を完結させる。また反応を促進するために通常エス
テル交換反応に用いられる触媒を用いることができる。
このエステル交換反応に用いる炭酸ジエステルとして
は、例えばジフェニルカーボネート、ジナフチルカーボ
ネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、ジブチルカーボネート等が挙げられる。これらのう
ち特にジフェニルカーボネートが好ましい。

【０００９】本発明に用いられるガラス繊維は、ガラス
そのものの組成には制限がなく、例えば繊維強化プラス
チックに多く用いられるＥ−ガラスなどを挙げることが
できる。またガラス単繊維の大きさにも制限はないが、
一般に平均繊維長（Ｌ）が１〜１０ｍｍであって、平均
繊維径（Ｄ）が６〜２３μｍ、好ましくは１０〜１５μ
ｍであり、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）が５０以上のものが
好適に使用される。

【００１０】上記ガラス繊維の添加量は、組成物中の５
〜５０重量％の範囲から選択されたものである。ガラス
繊維の配合量が５重量％未満では強度、剛性、寸法安定
性の面で劣り、５０重量％を超えると流動性が低下して
成形が難しくなる。

【００１１】本発明において最も重要な要件は、ガラス
繊維を製造する際に単繊維を集束する目的で用いられる
集束剤にあり、エポキシ樹脂を８０ｗｔ％以上含むこと
を特徴とする。ガラス繊維の集束処理に供されるエポキ
シ樹脂を含む集束剤としては、エポキシ樹脂を単独、あ
るいは他の樹脂とを併用して用いることができる。上記
のエポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂が挙げられ、数平均分子量２０００〜６０００の範
囲から選択されたものである。ビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂の数平均分子量が２０００未満では、得られる
成形品の耐衝撃性が十分でなく、数平均分子量が６００
０を越えると、ガラス繊維の集束性が劣り、作業性が低
下する問題が生じる。そして、上記集束剤の付着量は、
０．８〜１．２ｗｔ％の範囲から選択されたものであ
る。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の付着量が、０．
８ｗｔ％未満では、強度、耐衝撃性の面で劣り、１．２
ｗｔ％以上では、落下衝撃強度が低下する。またこれら
のエポキシ樹脂と併用できる他の樹脂としては、ウレタ
ン樹脂、アクリル樹脂が挙げられ、ウレタン樹脂が特に
好ましい。これらの集束剤についてガラス繊維を集束す
る方法としては、特に制限はなく、従来慣用されている
方法、例えば、侵漬塗布、ローラー塗布、吹き付け塗
布、流し塗布、スプレー塗布など、任意の方法を用いる
ことができる。

【００１２】次に前記したビスフェノールＡ型エポキシ
樹脂とは、下記一般式（１）

【００１３】

【化１】

【００１４】（だたし、ｎは０〜１００）で示されるも
ので、実質的に数平均分子量が２０００〜６０００の範
囲であれば混合物でも単独であってもよい。

【００１５】上記したビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
の製造法の一例を示せば、アルカリ触媒の存在下に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）の１モルにつき、エピクロルヒドリンの
１．５〜８モル、好ましくは１．８〜４．４モルを用い
て、５０〜１４０℃なる温度条件下で反応させ、しかる
のち水槽を分離せしめるか、あるいは必要に応じて水お
よびＮａＨＰＯ₄の如き弱酸で中和洗浄し、次いで減圧
蒸留によりエピクロルヒドリンを除去して精製せしめる
という方法がある。

【００１６】ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂の数平均
分子量の測定には、蒸気圧浸透圧測定法が用いられる。
測定に使用される溶媒は、樹脂を完全に溶解するもので
あれば普通に使用されるものでよい。ビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂の場合、標準物質としてベンジル（分子
量２１０）、溶媒としてメチルエチルケトンを用い、５
７〜５８℃の温度条件で測定を行う。

【００１７】前記ガラス繊維は、樹脂との親和性を高め
るために、アミノシラン系、エポキシシラン系、ビニル
シラン系、メタクリルシラン系等のシラン系、チタネー
ト系、アルミニウム系、クロム系、ジルコニウム系、ボ
ラン系のカップリング剤で表面処理されたものであって
もよい。これらの中で、シラン系カップリング剤及びチ
タネート系カップリング剤が好ましく、特に、シラン系
カップリング剤が好適である。上記の好適なシランカッ
プリング剤としては、具体的には、トリエトキシシラ
ン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、γ
−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グ
リシド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、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルメトリメ
トキシシラン等が挙げられる。これらの中では、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン及びＮ−β−（アミノ
エチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン
が好適に用いられる。尚、ガラス繊維を上記のカップリ
ング剤で表面処理する方法については、特に制限がな
く、従来使用されている方法、例えば、水溶液法、有機
溶媒法、スプレー法など、任意の方法を用いることがで
きる。そして、上記カップリング剤の使用量は、特に制
限はないが、通常それらの合計量が、ガラス繊維に対し
て、０．１〜１．５重量％になるように用いられる。

【００１８】本発明で（Ｃ成分）として使用される酸化
チタンは、製造方法、結晶構造及び粒子径によって制限
されるものではない。一般的に顔料用酸化チタンの粒子
径は、０．１〜０．４μｍであるが、粒子径０．１μｍ
未満のものでも構わない。これらの酸化チタンは一般的
には、無機系表面処理剤（アルミナ及び／又はシリカ）
で表面処理されている。これらの酸化チタンは更に有機
系表面処理剤で処理されているものが好ましい。有機表
面処理剤としては、アルキルポリシロキサン、アルキル
アリールポリシロキサン、アルキルハイドロジェンポリ
シロキサンなどのシロキサン類やアルキルアルコキシシ
ラン、アミノ系シランカップリング剤等のオルガノシリ
コンが挙げられる。好ましい処理剤としては、メチルハ
イドロジェンポリシロキサンやメチルトリメトキシシラ
ン、トリメチルメトキシシラン、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、Ｎ−β
（アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン等での表面処理が挙げられる。なお、表面処理
中には、本発明を阻害しない程度の量で安定剤や分散剤
等が含まれていてもよい。

【００１９】上記酸化チタンの添加量は、ガラス繊維強
化ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、０．０
０１〜３重量部の範囲から選択されたものである。酸化
チタンの添加量が０．００１重量部未満では、隠蔽剤と
しての効果がなく、３重量部を越えると耐衝撃性、強度
が低下する。

【００２０】Ｄ成分で使用するリン系の熱安定剤として
は、亜リン酸エステル系、リン酸エテル系のものが挙げ
られる。特に熱安定剤は、ガラス繊維と樹脂の密着性を
調整すると共に、組成物の溶融安定性や色相を改良す
る。使用するリン系の熱安定剤としては、トリメチルホ
スフェート、トリス（ノニルフェニル）ホスフェイト、
ジメチルフエニルホスホネート等が挙げられる。これら
のうち特にトリメチルホスフェートが好ましい。

【００２１】上記リン系の熱安定剤の添加量は、ガラス
繊維強化ポリカーボネート樹脂１００重量部に対して、
０．００１〜２重量部の範囲から選択されたものであ
り、さらに好ましい添加量は０．０１〜０．５重量部で
ある。リン系の熱安定剤の添加量が０．００１重量部未
満では、熱安定性の改良効果がなく、２重量部を越える
と耐衝撃性、強度が低下する。

【００２２】Ｅ成分で使用する難燃剤は、ハロゲン系や
リン酸エステル系などの既に公知の難燃剤を使用するこ
とができる。ハロゲン系難燃剤としてはたとえば、ブロ
ム化ビスフェノール系カーボネートオリゴマー、ブロム
化ビスフェノール系エポキシ樹脂、ブロム化ビスフェノ
ール系フェノキシ樹脂、ブロム化ポリスチレンなどが挙
げられる。リン酸エステル系難燃剤としてはたとえば、
トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、ト
リブチルホスフェート、トリオクチルホスフェート、ト
リグレジルホスフェート、トリフェニルホスフェート、
クレジルジフェニルホスフェート、トリス（トリブロム
ネオペンチル）ホスフェート、トリス（ジブロムフェニ
ル）ホスフェート、トリス（トリブロムフェニル）ホス
フェートなどが挙げられる。この中でも特にハロゲン系
難燃剤であるブロム化ビスフェノール系カーボネートオ
リゴマーが好ましい。

【００２３】上記難燃剤の添加量は、ガラス繊維強化ポ
リカーボネート樹脂１００重量部に対して、０〜１０重
量部の範囲から選択されたものであり、さらに好ましい
添加量は０．５〜５重量部である。

【００２４】また本発明のポリカーボネート樹脂組成物
は本発明の目的を損なわない範囲で、各種の添加剤を必
要に応じて配合することができる。添加剤としては、た
とえば、脂肪族カルボン酸エステル系、パラフィン系の
外部滑剤、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系の
紫外線吸収剤、帯電防止剤、染顔料等が挙げられる。各
種添加剤のうち特に好ましい脂肪族カルボン酸エステル
としては、ステアリン酸トリグリセライドが挙げられ
る。

【００２５】本発明の樹脂組成物の製造方法については
特に制限がなく、通常公知の方法を採用することができ
る。すなわち、上記（Ａ成分）〜（Ｅ成分）およびその
他必要とする成分を高速撹拌機等で均一混合した後、十
分な混練能力のある一軸あるいは多軸の押出機、混合ロ
ール、ニーダー、ブラベンダー等で溶融混練する方法等
で製造できる。また、ガラス繊維をサイドフィードで押
出し機などに供給する方法は、特に有効である。

【００２６】請求項１記載の樹脂組成物より形成された
電動工具ハウジング成形品としては、電気ドリル、電気
かんな、電気のこ、電気グラインダーなどのハウジング
成形品が挙げられる。

【００２７】

【実施例】以下実施例によって本発明を具体的に説明す
る。

【００２８】［実施例１〜３、比較例１〜５］表１記載
の各成分を表１記載の割合でＶ型ブレンダーで混合後、
径３０ｍｍφのベント式単軸押出し機にて、シリンダー
温度３１０℃でペレット化した。得られたペレットを射
出成形機（住友重機械工業（株）製ＳＧ−１５０Ｕ）に
よりシリンダー温度３１０℃、金型温度１００℃で評価
用試験片を作成し、評価結果を表１に示した。

【００２９】なお、表１記載の各成分を示す記号は下記
の通りである。（Ａ）ＰＣ：ポリカーボネート樹脂（帝人化成（株）製
Ｌ−１２５０、粘度平均分子量２５５００）（Ｂ）ガラス繊維：ＧＦ１（ビスフェノールＡ型、数平
均分子量３０００、付着量１．０ｗｔ％のエポキシ樹脂
を１００ｗｔ％含む集束剤およびアミノシランをカップ
リング剤とする表面処理剤）：ＧＦ２（ビスフェノールＡ型、数平均分子量３００
０、付着量１．０ｗｔ％のエポキシ樹脂を８０ｗｔ％で
ウレタン樹脂を２０ｗｔ％含む集束剤およびアミノシラ
ンをカップリング剤とする表面処理剤）：ＧＦ３（ビスフェノールＡ型、数平均分子量３００
０、付着量０．６ｗｔ％のエポキシ樹脂を１００ｗｔ％
含む集束剤およびアミノシランをカップリング剤とする
表面処理剤）：ＧＦ４（ビスフェノールＡ型、数平均分子量１００
０、付着量１．０ｗｔ％のエポキシ樹脂を１００ｗｔ％
含む集束剤およびアミノシランをカップリング剤とする
表面処理剤）：ＧＦ５（ウレタン樹脂を１００ｗｔ％含む集束剤およ
びアミノシランをカップリング剤とする表面処理剤）（Ｃ）酸化チタン：二酸化チタン（石原産業（株）製
タイペーク酸化チタンＣＲ９３）（Ｄ）安定剤：トリメチルホスフェート（大日本化学
（株）製ＴＭＰ）（Ｅ）難燃剤：テトラブロモビスフェノールＡのカーボ
ネートオリゴマー（帝人化成（株）製ＦＧ−７００
０）（Ｆ）離型剤：ステアリン酸トリグリセライド（丸和油
脂（株）製アルハパールＴＧＴ）

【００３０】

【表１】

【００３１】ここで、実施例１〜３および比較例１〜５
で行った試験項目は、ノッチ付きアイゾット衝撃試験、
引張り強さ試験、曲げ強さ試験、曲げ弾性率試験であり
下記の方法で測定を行った。これらの結果を表１に示
す。

【００３２】（ａ）ノッチ付きアイゾット衝撃試験ＡＳＴＭ−Ｄ２５６に準拠して行った。（ｂ）引張り強さ試験ＡＳＴＭ−Ｄ６３８に準拠して行った。（ｃ）曲げ強さ試験ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に準拠して行った。（ｄ）曲げ弾性率試験ＡＳＴＭ−Ｄ７９０に準拠して行った。

【００３３】尚、電動工具ハウジング成形品の特性とし
ては、ノッチ付きアイゾット衝撃値で９ｋｇｆ・ｃｍ／
ｃｍ以上、かつ曲げ弾性率で４２０００ｋｇｆ／ｃｍ²
以上が望ましく、さらに望ましくは引張り強さが８００
ｋｇｆ／ｃｍ²以上、かつ曲げ強さ１３００ｋｇｆ／ｃ
ｍ²以上である。

【００３４】

【発明の効果】本発明のガラス繊維強化ポリカーボネー
ト樹脂組成物は、機械的特性特に耐衝撃性に優れたもの
である。従って、電動工具ハウジング成形品のように高
度な機械的強度が要求される製品には最適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０８Ｋ 9/04 Ｃ０８Ｋ 9/04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘度平均分子量２００００〜４００００
のポリカーボネート樹脂（Ａ成分）９５〜５０重量％と
数平均分子量２０００〜６０００のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂を８０ｗｔ％以上含む集束剤で集束処理さ
れたものでかつその付着量が０．８〜１．２ｗｔ％であ
るガラス繊維（Ｂ成分）５〜５０重量％よりなる樹脂組
成物１００重量部に対して、着色剤としての酸化チタン
（Ｃ成分）０．００１〜３重量部及びリン系熱安定剤
（Ｄ成分）０．００１〜２重量部及び難燃剤（Ｅ成分）
０〜１０重量部を配合したことを特徴とするガラス繊維
強化ポリカーボネート樹脂組成物。
【請求項２】請求項１記載の樹脂組成物より形成され
た電動工具ハウジング成形品。