JP5970335B2 - ポリカーボネート樹脂用滑剤 - Google Patents
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Description
これに対して、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑樹脂の離型性を高めるため、脂肪酸エステルを添加することはよく行われている。例えば、特許文献1〜3には、脂肪酸エステルとして、ペンタエリスリトール脂肪酸エステルを含有するポリカーボネート樹脂組成物が開示されている。
本発明の課題は、着色が抑制されるとともに、離型性、耐熱性、成形性に優れるポリカーボネート樹脂組成物、該樹脂組成物に用いる滑剤、及び該樹脂組成物からなる成形品に関する。
すなわち、本発明は、以下の〔1〕及び〔2〕に関する。
〔1〕ペンタエリスリトールと、ステアリン酸及びパルミチン酸を含む脂肪酸とから構成されるペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステルを含む滑剤であって、該エステルを構成する脂肪酸に含まれるステアリン酸とパルミチン酸との質量比(ステアリン酸/パルミチン酸)が0.5〜1.2であり、かつ該滑剤中の金属元素Na及びSnの含有量がそれぞれ2mg/kg以下である、ポリカーボネート樹脂用滑剤。
〔2〕(a)ポリカーボネート樹脂、及び(b)前記〔1〕に記載の滑剤を含む樹脂組成物。
〔3〕前記〔2〕に記載の樹脂組成物を成型してなる成形品。
本発明の滑剤は、ペンタエリスリトールと、ステアリン酸及びパルミチン酸を含む脂肪酸とから構成されるペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステルを含む滑剤であって、該エステルを構成する脂肪酸に含まれるステアリン酸とパルミチン酸との質量比(ステアリン酸/パルミチン酸)が0.5〜1.2であり、かつ該滑剤中の金属元素Na及びSnの含有量がそれぞれ2mg/kg以下であることを特徴とする。
本発明の滑剤は、ポリカーボネート樹脂の滑剤として用いられる。ポリカーボネート樹脂は、一般的な滑剤を用いた場合、耐熱性が低下しやすいが、本発明の滑剤を用いることにより、耐熱性が低下するのを改善することができる。
なお、本明細書において、ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステルを、単に「エステル」ということがある。
前記脂肪酸のうち、ステアリン酸及びパルミチン酸の合計含有量は、成形性、耐熱性及び離型性の観点から、95質量%以上であることが好ましく、96質量%以上であることがより好ましく、98質量%以上であることが更に好ましい。前記脂肪酸としては、ステアリン酸及びパルミチン酸以外の脂肪酸を含有していてもよい。
前記エステルを構成する脂肪酸の組成比は、前記エステルの原料に用いる脂肪酸の組成、種類及び仕込み比などを調整することにより、前記の範囲を実現することができる。
前記エステルの原料に用いる脂肪酸全体における、ステアリン酸とパルミチン酸との質量比(ステアリン酸/パルミチン酸)、並びにステアリン酸及びパルミチン酸の合計含有量は、前記エステルを構成する脂肪酸で述べた範囲内にあることが好ましい。
前記エステルの原料に用いる脂肪酸としては、例えば、原料油脂由来の脂肪酸を1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。原料油脂としては、菜種油、ひまわり油、とうもろこし油、大豆油、米油、紅花油、綿実油及びあまに油等の植物性油脂、並びに牛脂、豚脂及び魚油等の動物性油脂が挙げられる。
前記エステルの酸価を前記範囲とするには、後述のエステル化反応中に、反応生成物をサンプリングし、その酸価を測定し、所望の酸価となった時点でエステル化反応を停止することによって実施可能である。
前記エステルの具体的な製造法としては、エステル化反応が好ましく、例えば、ペンタエリスリトールとステアリン酸及びパルミチン酸を含む脂肪酸とを、触媒存在下、エステル化反応を行う方法等が挙げられる。
エステル化反応に用いる触媒としては、テトライソプロピルチタネート等のチタン触媒、オクチル酸スズ、ジブチルスズオキシド、酸化スズ(SnO)等の錫触媒から選ばれる1種又は2種以上の金属系触媒が挙げられる。
触媒の使用量は、ペンタエリスリトールと前記脂肪酸の合計仕込量に対し、好ましくは0.01〜0.5質量%であり、より好ましくは0.02〜0.1質量%である。
脂肪酸の仕込みモル比は、ペンタエリスリトール1.0モルに対し、好ましくは3.5〜4.5モルであり、より好ましくは3.7〜4.2モル、更に好ましくは3.8〜4.0モルである。
エステル化反応における反応温度は、好ましくは180〜260℃であり、より好ましくは190〜240℃である。
実質上100%とは、前記エステル以外に金属元素Na及びSnを、それぞれ2mg/kg以下の範囲で含んでいてもよいことを意味する。
本発明の滑剤における金属元素Naの含有量は、耐熱性向上と着色抑制に加えて、衝撃強度、離型性の観点から、2mg/kg以下であり、1.0mg/kg以下が好ましく、0.5mg/kg以下がより好ましい。
本発明の滑剤における金属元素Snの含有量は、耐熱性向上と着色抑制に加えて、衝撃強度、離型性の観点から、2mg/kg以下であり、1.0mg/kg以下が好ましく、0.5mg/kg以下がより好ましい。
本発明の滑剤としては、前記エステル、金属元素Na及びSn以外の成分として、ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステルの製造における未反応分であるペンタエリスリトール成分や、ステアリン酸成分、パルミチン酸成分、あるいはペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル以外のエステル等を含有していてもよい。
ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル以外のエステルとしては、ジペンタエリスリトールヘキサ脂肪酸エステル、トリメチロールプロパン脂肪酸エステル等が挙げられる。
前記エステルを吸着剤で吸着処理する際の吸着剤は、金属元素Na及びSnの含有量を低減する観点から、ケイ酸マグネシウム及び/又は酸化マグネシウムを含む吸着剤が好ましい。前記吸着剤は、上記成分以外に、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム等を含んでいてもよい。
吸着剤中のケイ酸マグネシウムと酸化マグネシウムとの合計含有量は、金属元素Na及びSnの含有量を低減する観点から、25質量%以上が好ましく、40質量%以上がより好ましく、70質量%以上が更に好ましく、90質量%以上がより好ましい。
なお、吸着処理は、前記エステルと吸着剤とを混合することにより行われるが、その方法に特に制限はなく、前記エステルに一度に吸着剤を添加する方法や、徐々に吸着剤を添加する方法などが挙げられる。
また、被吸着処理物と吸着剤の混合時間は、生産性の観点から5時間以下が好ましく、吸着除去性の観点から0.5時間の以上が好ましく、0.5〜5時間が好ましく、0.5〜3時間がより好ましい。
またこの際、ろ過の負荷軽減のために、珪藻土、パーライト等をろ過助剤として使用してもよい。
本発明の樹脂組成物は、(a)成分としてポリカーボネート樹脂、及び(b)成分として本発明の滑剤を含む。
ポリカーボネート樹脂としては、2価フェノールとカーボネート前駆体との反応により製造される芳香族ポリカーボネートが好ましい。2価フェノールとカーボネート前駆体との反応は、溶液法あるいは溶融法等があり、具体的には2価フェノールとホスゲンの反応、2価フェノールとジフェニルカーボネート等とのエステル交換反応等が挙げられる。
「η」=1.23×10-5Mv0.83
本発明の成形品は、このような方法で、樹脂組成物を成型加工して得られる。
(1)エステルの脂肪酸組成
日本油化学会編「基準油脂分析試験法」中の「脂肪酸メチルエステルの調製法(2.4.1.−1996)」に従って脂肪酸メチルエステルを調製し、得られたサンプルを、American Oil Chemists. Society Official Method Ce 1f-96(GLC法)により測定した。
試料20gを、三角フラスコに正しく秤量し、トルエン−エタノール混液(2:1)に1%フェノ−ルフタレイン指示薬溶液を加え、使用直前に微紅色に中和した混合溶剤を加え溶解した後、0.1mol/Lアルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液で滴定する。終点は、微紅色が30秒間続いたところとする。
酸価は、次の式から求める。酸価=(A×f×K)/試料採取量(g)
A: 滴定に要したアルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液の使用量(mL)
f: アルコ−ル性水酸化カリウム標準溶液のファクタ−
K: 5.611
アセチル化試薬として無水酢酸/ピリジン=1/4(体積比)を用い、添加量を3mLとする他は、JIS K 0070−1992の試験法に従って分析を行う。
誘導結合プラズマ発光分光分析法(ICP−AES)による定量分析を、測定機器としてエスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製SPS5100型を用いて行い、金属元素Na及びSnの含有量を測定した。
(1)アイゾット衝撃強度
射出成形機で作製した肉厚3.2mm(1/8インチ)の試験片を用いて、ASTM規格D−255により、測定温度23℃にて衝撃強度(単位:kJ/m2)を測定した。数値は大きい方が衝撃強度に優れることを示す。
280℃、2.16kg荷重の条件で株式会社 東洋精機製作所製G−01を用いて、メルトインデックス(単位:g)を測定した。数値が大きい方が成形性に優れることを示す。
離型性の評価試験用の成形品金型(80mm×100mm×肉厚3mm、抜き勾配0)を用いて、金型からの離型時の突き出しピンの圧力(単位:MPa)を測定した。最大圧力2.9MPaであり、数値が小さい方が離型性に優れることを示す。
離型性評価で用いた試験片のYI値を、カラーメーター(日本電色工業株式会社製)にて測定した。数値が小さい方が色相は良好であることを示す。
試験片を140℃、100時間加熱処理後、23℃の室温に24時間放置した。放置後の試験片について、ASTM規格D−255により、試験片肉厚3.2mm(1/8インチ)、測定温度23℃にて衝撃強度(単位:kJ/m2)を測定した。
(6)耐熱性
耐熱性は、前記(1)で測定された加熱前アイゾット衝撃強度に対する前記(5)で測定された加熱後アイゾット衝撃強度の比(加熱後アイゾット衝撃強度/加熱前アイゾット衝撃強度)を求めることにより算出した。数値が1に近い方が、耐熱性に優れることを示す。
1Lの四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)81.6g(0.6モル)、脂肪酸として「ルナックP−95」(花王株式会社製商品名、パルミチン酸含有量:96質量%、ステアリン酸含有量:4質量%)35.6g(0.139モル)及び「ルナックS−50V」(花王株式会社製商品名、ステアリン酸含有量55質量%、パルミチン酸含有量44質量%)588.6g(2.172モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.21gを秤取り、窒素吹き込み下、240℃まで昇温し、酸価が2.5mgKOH/g以下になるまでエステル化反応を行った。
その後、70〜80℃まで冷却を行い、85質量%リン酸0.54gを加え、30分以上攪拌を続けた。さらに吸着材(商品名:キョーワード600S、協和化学工業株式会社製、ケイ酸マグネシウム含有量:100質量%)3.1gを加え、75℃で、30分攪拌後、ろ過助剤(商品名:ラヂオライト#700、昭和化学工業株式会社製)適量を用いて、1〜3kPaで減圧ろ過を行い、エステルを得た。
得られたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は1.1/1.0、酸価は2.2、水酸基価は8.9、金属元素Na及びSnの含有量はそれぞれ2mg/kg以下であった。
1Lの四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)81.6g(0.6モル)、脂肪酸として「精製ステアリン酸450V」(花王株式会社製商品名、ステアリン酸含有量45質量%、パルミチン酸含有量54質量%)619.1g(2.31モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.21gを秤取り、製造例1と同様の条件でエステルを得た。
得られたたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は0.82/1.0、酸価は2.0、水酸基価は3.2、金属元素Na及びSnの含有量それぞれ2mg/kg以下であった。
1L四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)81.6g(0.6モル)、脂肪酸として「ルナックP−95」(花王株式会社製商品名)35.6g(0.139モル)及び「ルナックS−50V」(花王株式会社製商品名)588.6g(2.172モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.21gを秤取り、窒素吹き込み下、240℃まで昇温し、酸価が2.5mgKOH/g以下になるまでエステル化反応を行った。その後、70〜80℃まで冷却し、ろ過助剤(商品名:ラヂオライト#700、昭和化学工業株式会社製)適量を用いて、1〜3kPaで減圧ろ過を行い、エステルを得た。
得られたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は1.1/1.0、酸価は2.1、水酸基価は4.8、金属元素Naの含有量は25mg/g、金属元素Snの含有量は280mg/gであった。
2L四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)163.2g(1.2モル)、脂肪酸として「精製ステアリン酸450V」(花王株式会社製商品名)1238.2g(4.62モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.42gを秤取り、製造例1と同様の条件でエステルを得た。
このエステル1300gにステアリン酸スズ(和光純薬工業株式会社製)75mgを添加し、80〜90℃で攪拌溶解した。
得られたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は0.82/1.0、酸価は2.0、水酸基価は5.1、金属元素Naの含有量は2mg/kg以下、金属元素Snの含有量は10mg/kgであった。
2L四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)163.2g(1.2モル)、ステアリン酸(商品名:精製ステアリン酸450V、花王株式会社製)1238.2g(4.62モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.42gを秤取り、製造例1と同様の条件でエステルを得た。
このエステル1300gにステアリン酸スズ(和光純薬工業株式会社製)75mg、および半硬化牛脂脂肪酸ソーダ石けん(商品名:NSソープ、花王株式会社製)180mgを添加し、80〜90℃で攪拌溶解した。
得られたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は0.82/1.0、酸価は1.9、水酸基価は7.4、金属元素Naの含有量は10mg/kg、金属元素Snの含有量は10mg/kgであった。
1Lの四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)81.6g(0.6モル)、ステアリン酸(商品名:ルナックS−50V、ステアリン酸含有量55質量%、パルミチン酸含有量44質量%、花王株式会社製)597.0g(2.20モル)、ステアリン酸(商品名:ルナックS−90V、ステアリン酸含有量96質量%、パルミチン酸含有量3質量%、花王株式会社製)30.6g(0.11モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.14gを秤取り、製造例1と同様の条件でエステルを得た。
得られたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は1.4/1.0、酸価は1.8、水酸基価は9.5、金属元素Na及びSnの含有量はそれぞれ2mg/kg以下であった。
1Lの四つ口フラスコにペンタエリスリトール(広栄化学工業株式会社製)57.9g(0.42モル)、パルミチン酸(商品名:ルナックP−95、パルミチン酸含有量96質量%、ステアリン酸含有量4質量%、花王株式会社製)372.2g(1.51モル)、触媒として酸化スズ(SnO)(試薬)0.09gを秤取り、酸価が2.5mgKOH/g以下になるまでエステル化反応を行ったこと以外は、製造例1と同様の条件でエステルを得た。
得られたエステルの〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比は0.04/1.00、酸価は2.3、水酸基価は10.8、金属元素Na及びSnの含有量はそれぞれ2mg/kg以下であった。
[樹脂組成物の製造]
下記の(a)成分、(b)成分を用い、各成分を表1に示す割合で押出機(ラボプラストミル2軸押出機、株式会社東洋精機製作所製)に供給し、260℃で溶融混錬し、ペレット化した。なお、すべての実施例及び比較例において、酸化防止剤としてイルガノックス1078(BASFジャパン株式会社製)0.2質量部及びアデカスタブC(株式会社ADEKA製)0.1質量部をそれぞれ配合した。
得られたペレットを80℃で12時間乾燥した後、成型温度260℃で射出成型して試験片を作製した。
得られた試験片を用いて、アイゾット衝撃強度及びメルトインデックスを測定した。
また、前記金型を用いて離型性及びそれで得られた試験片を用いてYI値を測定した。
各実施例及び比較例で得られた樹脂組成物の物性及び評価を表1に示す。
(b−1):製造例1のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−2):製造例2のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−3):比較製造例1のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−4):比較製造例2のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−5):比較製造例3のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−6):比較製造例4のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−7):比較製造例5のペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル
(b−8):ペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステル(商品名:リケスターEW−400、理研ビタミン株式会社製、〔ステアリン酸/パルミチン酸〕質量比=1.4/1.0、酸価は10.5、水酸基価は2.3、Na含有量は25mg/kg、Sn含有量は360mg/kg)
Claims (6)
- ペンタエリスリトールと、ステアリン酸及びパルミチン酸を含む脂肪酸とから構成されるペンタエリスリトールテトラ脂肪酸エステルを含む滑剤であって、該エステルを構成する脂肪酸に含まれるステアリン酸とパルミチン酸との質量比(ステアリン酸/パルミチン酸)が0.5〜1.2であり、かつ該滑剤中の金属元素Na及びSnの含有量がそれぞれ2mg/kg以下である、ポリカーボネート樹脂用滑剤。
- 前記エステルを構成する脂肪酸のうち、ステアリン酸及びパルミチン酸の合計含有量が95質量%以上である、請求項1に記載の滑剤。
- 前記エステルの酸価が3.0mgKOH/g以下である、請求項1又は2に記載の滑剤。
- (a)ポリカーボネート樹脂、及び(b)請求項1〜3いずれかに記載の滑剤を含む、樹脂組成物。
- (a)ポリカーボネート樹脂100質量部に対して、(b)滑剤を0.6〜5.0質量部含む、請求項4に記載の樹脂組成物。
- 請求項4又は5に記載の樹脂組成物を成型してなる成形品。
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