JP5794863B2 - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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〔1〕
(A)熱可塑性樹脂100質量部と、
(B)黒鉛10〜200質量部と、
(C)難燃剤5〜50質量部と、を含み、
JIS R2618に準拠した熱伝導率が1.0W/m・K以上であり、かつUL−94規格の難燃レベルがランクV−1以上である熱可塑性樹脂組成物。
〔2〕
前記(A)熱可塑性樹脂として、(i)ポリフェニレンエーテル系樹脂、(ii)ポリカーボネート系樹脂、又は(iii)ポリカーボネート系樹脂及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)を含有するポリマーアロイからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む〔1〕に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔3〕
前記(A)熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンエーテル系樹脂を含む〔1〕又は〔2〕に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔4〕
前記(A)熱可塑性樹脂100質量部に対して、(D)無機充填剤10〜50質量部を更に含む〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔5〕
前記(C)難燃剤として、下記式(I)又は式(II)で表される化合物を含む〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔6〕
前記(A)熱可塑性樹脂100質量部に対して、前記(B)黒鉛50〜150質量部を含む〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔7〕
前記(B)黒鉛の見掛け密度が0.20g/cm3〜1.20g/cm3である〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔8〕
前記(B)黒鉛の見掛け密度が0.30g/cm3〜1.00g/cm3であり、かつ、前記(B)黒鉛の平均粒子径が50μm〜1000μmである〔1〕〜〔7〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
〔9〕
前記(B)黒鉛の見掛け密度が0.50g/cm3〜0.80g/cm3であり、かつ、前記(B)黒鉛の平均粒子径が300μm〜800μmである〔1〕〜〔8〕のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
(A)熱可塑性樹脂100質量部と、
(B)黒鉛10〜200質量部と、
(C)難燃剤5〜50質量部と、を含み、
JIS R2618に準拠した熱伝導率が1.0W/m・K以上であり、かつUL―94規格の難燃レベルがランクV−1以上である熱可塑性樹脂組成物である。本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、熱伝導性及び難燃性に優れる。以下、各成分について説明する。
本実施形態で用いられる(A)熱可塑性樹脂は、特に限定されず、公知のものを用いることもできる。(A)熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)樹脂、ポリカーボネート系樹脂とABS樹脂のポリマーアロイ、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂等が挙げられる。
フェニレンエーテル系樹脂は、下記式(III)及び/又は式(IV)で表される繰り返し単位を有する単独重合体、あるいは共重合体である。
ポリカーボネート系樹脂は、通常使用されるビスフェノールA型ポリカーボネートや、他の二価フェノールを用いて重合された各種のポリカーボネートを用いることができる。ポリカーボネート系樹脂の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を採用することもできる。例えば、界面重縮合でポリカーボネート系樹脂を製造する場合は、通常、一価フェノール類の末端停止剤を使用できる。また、ポリカーボネート系樹脂は、3官能フェノール類を重合させた分岐ポリカーボネートであってもよいし、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸、二価の脂肪族アルコールや脂環族アルコールを共重合させたポリカーボネート共重合体であってもよい。
(A)熱可塑性樹脂としてポリカーボネート系樹脂を用いる場合、(A)熱可塑性樹脂としてABS樹脂を更に含むことが好ましい。この場合、ポリカーボネート系樹脂とABS樹脂を含むポリマーアロイとすることができる。
ポリブチレンテレフタレート系樹脂としては、ジメチルテレフタレートとエチレングリコールのエステル交換反応、又はテレフタル酸とエチレングリコールの直接エステル化反応のいずれで製造されたものでもよい。
ポリエチレンテレフタレート系樹脂としては、ジメチルテレフタレートと1,4−ブタンジオールのエステル交換反応によるDMT法、テレフタル酸と1,4−ブタンジオールの直接重合法のいずれで製造されたものでもよい。
ポリフェニレンサルファイド系樹脂としては、下記式(IX)で示されるアリーレンサルファイドの繰り返し単位を通常50モル%以上、好ましくは70モル%以上、更に好ましくは90モル%以上を含む重合体である。
[−Ar−S−] (IX)
(式中、Arはアリーレン基を表す。)
本実施形態に用いる熱可塑性樹脂組成物として、ポリオレフィン系樹脂を更に含有することが好ましい。ポリオレフィン系樹脂を添加することにより、熱可塑性樹脂組成物の成形時の離型性が改良され、熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性も向上する。本実施形態に用いられるポリオレフィン系樹脂としては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−オクテン共重合体あるいはエチレン−アクリル酸エステル共重合体等が挙げられる。これらの中でも好ましいのは、低密度ポリエチレン及びエチレン−プロピレン共重合体である。エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、エチレン−オクテン共重合体あるいはエチレン−アクリル酸エステル共重合体は、一般に非晶性又は低結晶性の共重合体である。これらの共重合体には、さらに性能に影響を与えない範囲でその他の単量体が共重合されていてもよい。例えば、エチレンとプロピレン、ブテンあるいはオクテンとの成分比率は、特に限定されないが、通常、ポリオレフィン系樹脂におけるプロピレン、ブテンあるいはオクテンの成分は総量で5〜50モル%である。上記したポリオレフィン系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態で用いられる(B)黒鉛は、特に限定されず、公知のものを用いることもできる。(B)黒鉛の具体例としては、例えば、鱗片状黒鉛、塊状黒鉛、土状黒鉛、又は石油コークス、石油ピッチ、無定形炭素等を熱処理して得られる人造黒鉛等が挙げられる。これらの中でも好ましくは鱗片状黒鉛である。
本実施形態で用いられる(C)難燃剤とは、無機難燃剤、シリコーン化合物、及び有機リン化合物からなる群より選ばれる少なくとも1種から選択される。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、(D)無機充填剤を更に含むことが好ましい。無機充填剤としては、シリカ、珪藻土、軽石粉、軽石バルーン、塩基性炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズ、珪酸カルシウム、モンモリロナイト、ベントナイト、硫化モリブデン、ホウ酸アルミニウム等が挙げられる。これらは1種単独で用いもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、剛性の観点から、ガラス繊維、ガラスフレーク、タルク、マイカが好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、JIS R2618に準拠した熱伝導率が1.0W/m・K以上であり、かつUL−94規格の難燃レベルがランクV−1以上である。
本実施形態の樹脂組成物は熱伝導率が1.0W/m・K以上である。熱伝導率の値はJIS R2628に準拠して測定することができる。具体的には、100mm×100mm×2.0mmの平板を用い、京都電子工業社製「QTM−500」等の熱伝導率測定器を用いてプローブ法にて測定することができる。熱伝導率の向上のためには、熱伝導率の大きい酸化アルミニウムや窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、炭化ケイ素、石英、水酸化アルミニウム等の金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属水酸化物、あるいは黒鉛粉末等の粉末状物質、繊維状物質等を配合することが知られているが、これらの中で本実施形態の樹脂組成物では黒鉛を用いる。中でも後述の難燃性の観点から、見掛け密度が比較的高い黒鉛を用いることが好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物はUL−94規格の難燃レベルがランクV−1以上である。難燃レベルは、具体的にはUL規格のUL−94に規定されている垂直燃焼試験に基づき、1.5mm厚みの射出成形試験片を用いて燃焼試験を行うことにより得ることができる。(A)熱可塑性樹脂の種類に応じて、適した(C)難燃剤を配合することによってより一層高いレベルで達成される。(C)難燃剤を多量に配合すれば、熱可塑性樹脂組成物の難燃性を高めることができるが、前述の熱伝導率との両立が達成されない。本実施形態では、前述の見かけ密度が比較的高い(B)黒鉛を用い、かつ(C)難燃剤を特定量配合することにより、熱伝導性と難燃性のバランスに一層優れる熱可塑性樹脂組成物とすることができる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、上述した各原料成分を押出機で溶融混練することにより得ることが好ましい。溶融混練の条件は、用いる原料成分の種類によって適宜調整可能である。溶融混練に用いる押出機は、異方向回転又は同方向回転の二軸押出機が好ましい。押出機は押出機の途中に材料を添加できる装置(サイドフィード)及び真空脱揮できるベント口を備えていることが好ましく、複数のサイドフィード及びベント口を備えていることがより好ましい。
[ポリフェニレンエーテル系樹脂]
(A−1;PPE)
ポリ−2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル:旭化成ケミカルズ社製、商品名「ザイロン S201A」、30℃、クロロホルム溶液で測定した、還元粘度が0.48dL/g
(A−2;HIPS)
ハイインパクトポリスチレン:PSジャパン社製、商品名「PSJ−ポリスチレンH9302」
(A−3;PC)
ポリカーボネート樹脂:帝人化成社製、商品名「パンライトL−1225WP」、粘度平均分子量22,500
(A−4;ABS)
アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂:旭化成ケミカルズ社製、商品名「スタイラック A4130」
(A−5;EP)
エチレン−α−オレフィン共重合体:三井化学社製、商品名「タフマー P−0680J」、MFR 230℃ 0.7g/10分(ASTM D1238)、密度 870kg/m3(ASTM D1505)
(B−1)
鱗片状黒鉛(見掛け密度0.53g/cm3、平均粒子径650μm)、なお、見掛け密度は、JISK7365に記載の試験方法に従い測定した。平均粒子径は、JISK0069に記載の乾式ふるい分け試験法に従い、積算分布曲線を作成し、積算百分率が50%になるときの値を平均粒子径とした。
日本黒鉛社製、商品名「F#1」
(B−2)
鱗片状黒鉛(見掛け密度0.39g/cm3、平均粒子径130μm)
日本黒鉛社製、商品名「F#2」
(B−3)
鱗片状黒鉛(見掛け密度0.30g/cm3、平均粒子径60μm)
日本黒鉛社製、商品名「F#3」
(B−4)
人造黒鉛(見掛け密度0.80g/cm3、平均粒子径350μm)
日本黒鉛社製、商品名「PAG−60」
(B−5)
球状黒鉛(見掛け密度0.55g/cm3、平均粒子径50μm)
日本黒鉛社製、商品名「CGC−50」
(B−6)
鱗片状黒鉛(見掛け密度0.09g/cm3、平均粒子径5μm)
日本黒鉛社製、商品名「J−CBP」
(B−7)
鱗片状黒鉛(見掛け密度0.20g/cm3、平均粒子径19μm)
日本黒鉛社製、商品名「CBP」
(B−8)
薄片化黒鉛(見掛け密度0.10g/cm3、平均粒子径20μm)
日本黒鉛社製、商品名「UP−20」
以下のリン酸エステル難燃剤を用いた。
(C−1;CR741)
ビスフェノールA系縮合リン酸エステル:大八化学社製、商品名「CR−741」
以下の式(i)において、n=1である化合物が主成分(液体クロマトグラフィー分析による面積比で約85%)のリン酸エステル難燃剤。
レゾルシノール系縮合リン酸エステル:大八化学社製、商品名「CR−733S」
以下の式(ii)で表される化合物が主成分(液体クロマトグラフィー分析による面積比で約70%)のリン酸エステル難燃剤。
ビフェール系縮合リン酸エステル:ADEKA社製、商品名「アデカスタブ FP−800」
以下の式(iii)において、n=1である化合物が主成分(液体クロマトグラフィー分析による面積比で約85%)のリン酸エステル難燃剤。
(D−1;GFL)
ガラスフレーク:日本板硝子社製、商品名「フレカ REFG−315」、平均粒子径:500μm
(D−2;マイカ)
マイカ:林化成社製、商品名「マスコバイトマイカ MC100」、平均粒子径:60μm
得られた樹脂組成物の特性評価は、以下の方法及び条件で行った。
(試験片の作製)
得られた樹脂組成物ペレットを100℃で2時間乾燥した。乾燥後の樹脂組成物ペレットから、東芝機械社製、IS−100GN型射出成形機(シリンダー温度を290℃、金型温度を80℃に設定)を用いて試験片を作製した。
100mm×100mm×2.0mmの平板を用い、JIS R2618に準拠し、京都電子工業社製、「QTM−500」を用いてプローブ法にて熱伝導率を測定した。
燃焼試験用試験片を用い、UL規格のUL−94に規定されている垂直燃焼試験に基づき、1.5mm厚みの射出成形試験片を用いて燃焼試験を行った。試験片5本について、接炎を各2回、合計10回行い、消炎時間の平均秒数及び最大秒数を測定し、以下のとおりランク付けした。
(ランク)
5本一組の試験で、合計10回の燃焼時間を測定して、いずれの燃焼時間も10秒以内であり、10回の燃焼時間の合計が50秒以内であり、かつ、滴下物が綿着火をおこさなかったものが「V−0」;いずれの燃焼時間も30秒以内であり、10回の燃焼時間の合計が250秒以内であり、且つ、滴下物が綿着火をおこさなかったものが「V−1」;いずれの燃焼時間も30秒以内であり、10回の燃焼時間の合計が250秒以内であり、かつ、滴下物が綿着火をおこしたものが「V−2」;この評価基準以下のものを「ランク外」とした。
ISO−15103に準拠して作製した試験片を用い、耐熱性評価として、ISO−75−2に準拠し、1.80Pa下にて測定した。
ISO−15103に準拠して作製した試験片を用い、ISO−178に準拠し、曲げ弾性率を、2mm/分にて測定した。
150mm×150mm×3mmの平板に、肉厚3mm、内径3.6mmφのボスがついた成形体を射出成形し、試験片の金型からの離型の善し悪しを目視にて判定した。
離型性の良否評価が良い:○、普通:△、悪い:×の3段階で評価した。
押出機を用いて、熱可塑性樹脂を溶融混練りする際に、サイドフィードする黒鉛のフィード安定性及び熱可塑性樹脂への噛み込み性を目視にて評価した。
押出安定性の良否評価 良い:○ やや悪い:△ 悪い:×の3段階で評価した。
ISO−15103に準拠して作製した試験片を用い、85℃、相対湿度85%に設定した高温高湿槽内で500時間の熱エージングを実施した後、室温23℃、湿度50%の状態に24時間放置後、ISO−178に準拠し、曲げ強度を測定して、曲げ強度の変化の程度(エージング前の曲げ強度に対する保持率)を算出した。
保持率が75%以上:○、50〜75%:△、50%以下:×の3段階で評価した。
スクリュー直径40mm、バレル数12、サイドフィーダー及び減圧ベント口付き二軸押出機(ZSK40:Werner Pfleiderer社製)を用いて、各成分を溶融混練し、押出されたストランドを冷却裁断して樹脂組成物ペレットを得た。なお、前記溶融混練する際の押出機の運転条件は、加熱シリンダーの上流温度を300℃、下流温度を280℃、スクリュー回転数300rpm、吐出量100kg/時間とし、ベント口から真空脱揮しながら溶融混練した。
表1に示す配合組成として、各成分の供給方法は以下のとおりとした。
まず、(A)成分として、熱可塑性樹脂の総量100質量部に熱安定剤としてトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト0.3質量部を配合し、押出機の流れ方向に対して上流側の第1供給口より供給した後に、(B)成分として、黒鉛70質量部を第1供給口より下流側にある第2供給口よりサイドフィーダー使って押出機のサイドに供給した。更に(C)成分とし、難燃剤を第2供給口より下流側の第3(液体)供給口よりギアポンプを使って押出機のサイドに注入ノズルから供給して、樹脂組成物ペレットを得た。得られた樹脂組成物ペレットについては、上記評価法にて評価を行った。評価結果を表1に示す。
表1及び表2に示す配合組成とし(D)成分としてガラスフレークを第2供給口と第3供給口の間に第4供給口を設け、サイドフィーダー使って押出機のサイドに供給した以外は、実施例1と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表1及び表2に示す。
(C)成分として、難燃剤をC−2に変更して、第3供給口より供給した以外は、実施例2と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表1に示す。
(C)成分として、難燃剤をC−3に変更して、フィード位置を第1供給口とした以外は実施例2と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表1に示す。
(E)成分として、ポリオレフィンを第1供給口より供給した以外は、実施例2と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表1に示す。
(D)成分として、ガラスフレークにかえてマイカを第4供給口より供給した以外は、実施例2と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表1に示す。
(A)成分として、PC及びABSを用いた以外は、実施例1と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表1に示す。
(C)成分の黒鉛を第1供給口より供給した以外は、実施例3と同様の方法にて樹脂組成物ペレットを得て、その評価を行った。評価結果を表2に示す。
Claims (6)
- (A)熱可塑性樹脂100質量部と、
(B)黒鉛10〜200質量部と、
(C)難燃剤5〜50質量部と、を含み、
前記(B)黒鉛の見掛け密度が0.50g/cm 3 〜0.80g/cm 3 であり、かつ、前記(B)黒鉛の平均粒子径が300μm〜800μmであり、
JIS R2618に準拠した熱伝導率が1.0W/m・K以上であり、かつUL−94規格の難燃レベルがランクV−1以上である熱可塑性樹脂組成物。 - 前記(A)熱可塑性樹脂として、(i)ポリフェニレンエーテル系樹脂、(ii)ポリカーボネート系樹脂、又は(iii)ポリカーボネート系樹脂及びアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)を含有するポリマーアロイからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンエーテル系樹脂を含む請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂100質量部に対して、(D)無機充填剤10〜50質量部を更に含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(C)難燃剤として、下記式(I)又は式(II)で表される化合物を含む請求項1〜4のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 前記(A)熱可塑性樹脂100質量部に対して、前記(B)黒鉛50〜150質量部を含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
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