本発明によれば、(1)ポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部、化学量論的分子量が1000g/モル以下である低分子量ドデシルベンゼンスルホン酸塩(B成分)0.01〜4重量部、リン酸エステル(C成分)0.001〜0.3重量部を含んでなる帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。かかる構成(1)によれば、従来より成形加工温度が高く熱履歴の多い場合においても良好な色相、成形耐熱性、透明性、耐衝撃性、帯電防止性の乾熱持続性を有する帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が得られ、製品の薄肉化、大型化の傾向の強い製品に好適に使用される。
更に本発明によれば、より好適な態様として(2)低分子量スルホン酸塩が、分子量1000以下のスルホン酸塩であり、好ましくは下記一般式(I)で表されるスルホン酸ホスホニウム塩、特に好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸ホスホニウム塩、またはドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩である上記構成(1)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成2)が提供される。
(式中、A
1は炭素数1〜40のアルキル基、炭素数6〜40のアラルキル基、または炭素数6〜40のアリール基を示し、R
1、R
2、R
3およびR
4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアラルキル基または炭素数6〜15のアリール基を示す。)
更に本発明によれば、より好適な態様として(3)リン酸エステルが、下記一般式(II)で表される脂肪族モノリン酸エステル、好ましくは、トリメチルホスフェート、トリエチルホスフェート、およびトリブチルホスフェートからなる群より選ばれる少なくとも1種のリン酸エステルである上記構成(1)または(2)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成3)が提供される。
(式中、R
5、R
6、R
7はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基を示す。)
かかる構成(2)および(3)によれば、色相、透明性においてより優れた帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
更に本発明によれば、より好適な態様として(4)更に、スルホン酸塩基を有するポリエーテルエステルおよび/またはスルホン酸塩基を有するポリエステル(D成分)を0.01〜5重量部含有してなる上記構成(1)〜(3)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成4)が提供される。
尚、ここでスルホン酸塩基とはスルホン酸基(−SO3H)のプロトンが他の陽イオンに置換した基であり、−SO3 −X+(X+はSO3 −の対イオンである)で表される基である。該X+はより具体的には、金属イオンおよび有機オニウムイオンから選択される陽イオンであり、特に金属イオンが好ましい。また該陽イオンは二価以上のイオンであってもよい。また、以下、D成分のスルホン酸塩基を有するポリエーテルエステルは、単に“D成分のポリエーテルエステル”と、D成分のスルホン酸塩基を有するポリエステルは、単に“D成分のポリエステル”と称する場合がある。
より好適な態様である構成(4)によれば、透明性や色相を損なうことなく、より高い帯電防止性能、成形耐熱性および乾熱持続性を有する帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。その結果かかる樹脂組成物は、長期使用においても透明性や帯電防止性の低下の少ないものとなる。かかる効果は、ポリカーボネート樹脂と比較的相容性の良好なポリマータイプのスルホン酸塩が配合されることにより、長期において低分子量スルホン酸塩が凝集または揮発することなく、安定して樹脂マトリックス中に存在することによるものと考えられる。
本発明の好適な態様の1つは、(5)D成分のポリエーテルエステルが、(D1)スルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸成分、(D2)下記一般式(III)で表されるスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分、(D3)炭素数2〜10のグリコール成分、および(D4)数平均分子量200〜50,000のポリ(アルキレンオキシド)グリコール成分からなるポリエーテルエステルである上記構成(4)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成5)である。
(式中、Arは炭素数6〜20の3価の芳香族基、M
+は金属イオンまたは有機オニウムイオンを表す。)
本発明の好適な態様の1つは、(6)D成分のポリエステルが、(D5)スルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸成分、(D6)上記一般式(III)で表されるスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分、および(D7)炭素数2〜10のグリコール成分からなるポリエステルである上記構成(4)および(5)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成6)である。
かかる構成(4)および(5)によれば、顕著に成形耐熱性に優れる色相の良好な帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。従来よりも更に成形耐熱性が安定することにより、成形時の黄変や外観不良が著しく改善されるが、この効果は、溶融樹脂が滞留しやすい大型成形機やホットランナ金型を用いた成形で特に現れる。更に加えてかかる構成では長時間の乾熱状態においても良好な透明性、色相を維持する帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。尚、ポリエーテルエステルおよびポリエステルにおける“成分”とは、該化合物またはそのエステル形成性誘導体に由来するこれらのポリマー中の構成単位を示す。例えば、芳香族ジカルボン酸成分とは、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体に由来するポリエーテルエステルまたはポリエステルにおける構成単位を示し、またグリコール成分とは、グリコール化合物またはそのエステル系形成性誘導体に由来するポリエーテルエステルまたはポリエステルにおける構成単位を示す。
本発明の好適な態様の1つは、(7)ヒンダードフェノール系酸化防止剤をポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部あたり、0.01〜2重量部含有してなる上記構成(1)〜(6)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物である。(構成7)かかる構成(7)によれば、成形加工時の色相、分子量安定性、成形品熱処理時の色相安定性等に非常に優れる利点を有するため、特に高温に曝されやすい製品に好適な成形品が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(8)亜リン酸エステル系酸化防止剤をポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部あたり、0.01〜2重量部含有してなる上記構成(1)〜(7)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成8)である。かかる構成(8)によれば、色相の安定性においてより優れた帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(9)紫外線吸収剤をポリカーボネート樹脂(A成分)100重量部あたり0.01〜2重量部含有してなる上記構成(1)〜(8)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物である。かかる構成(9)によれば、帯電防止性、色相、成形耐熱性、透明性において優れ、更に耐侯性についても優れた帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成9)が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(10)0.03μm以下の算術平均粗さ(Ra)を有する厚み2mmの平滑平板において、JIS K7105で測定されたヘーズが0.1〜1%であることを満足する上記構成(1)〜(9)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成10)である。かかる構成(10)によれば、優れた透明性を有する帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(11)0.03μm以下の算術平均粗さ(Ra)を有する厚み2mmの平滑平板を、温度23℃、相対湿度50%の環境にて1週間状態調整し、スタティック・オネストメータにて温度23℃、相対湿度50%、印加電圧10kV、電極−試料間距離20mmの条件で測定した半減期が200秒以下であることを満足する上記構成(1)〜(10)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物(構成11)である。かかる構成(11)によれば、空気中に長時間保管していても、埃等が付着し難く、透明性や外観を損なうことのない、優れた帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(12)上記構成(1)〜(11)の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物を溶融成形してなる成形品である。かかる構成(12)によれば、色相、透明性に優れた実用上優れた帯電防止性能を有するポリカーボネート樹脂成形品が提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(13)成形品が車両用透明部材である上記(12)の成形品である。本発明は帯電防止性、色相安定性、透明性が必要とされる代表的な用途である車両用透明部材に好適な樹脂組成物を提供し、更にかかる組成物からなる車両用透明部材を提供する。
本発明の好適な態様の1つは、(14)成形品が遊技機器用透明部材である上記(12)の成形品である。本発明の樹脂組成物は、良好な色相に起因し着色の自由度の高さから多様な意匠を発現可能であり、かつかかる意匠が埃の付着に妨げられることなく長期に保持される特徴を有する。ここで、かかる遊技機器用透明部材には、遊技機器の電子回路基板を保護するためのカバーも含まれる。かかるカバーと遊技機器の前面に使用される様々な部材とを同一の素材を使用することにより、より効率的な機器の製造とそのコスダウンが可能となる。電子回路基板を保護するためのカバーは、回路からのノイズ発生や誤作動を抑える点で特に帯電防止性能が必要とされる。したがってこれらの利点を有する遊技機器用透明部材や遊技機器がかかる構成(14)により提供される。
本発明の好適な態様の1つは、(15)成形品が透明シート状部材である上記(12)の成形品である。かかる構成(15)によれば、特に帯電防止性能が必要とされる各種シート状部材において好適な成形品が提供される。
以下、本発明の詳細について更に説明する。
<A成分:ポリカーボネート樹脂>
本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物におけるA成分は、該樹脂組成物の主成分となるポリカーボネート樹脂である。代表的なポリカーボネート樹脂(以下、単に「ポリカーボネート」と称することがある)は、2価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものであり、反応の方法としては界面重縮合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法および環状カーボネート化合物の開環重合法等を挙げることができる。
上記2価フェノールの具体例としては、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4’−ビフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、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”)、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1−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、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン、4,4’−(p−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−イソプロピルシクロヘキサン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)オキシド、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、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)エステル、2,2−ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5−ジブロモ−4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)スルフィド、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレン、9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン等が挙げられる。これらの中でも、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン、特にビスフェノールA(以下“BPA”と略称することがある)が汎用されている。
本発明では、汎用のポリカーボネートであるビスフェノールA系のポリカーボネート以外にも、他の2価フェノール類を用いて製造した特殊なポリカーボネ−トをA成分として使用することが可能である。
例えば、2価フェノール成分の一部又は全部として、4,4’−(m−フェニレンジイソプロピリデン)ジフェノール(以下“BPM”と略称することがある)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン(以下“Bis−TMC”と略称することがある)、9,9−ビス(4−ヒドロキシフェニル)フルオレンおよび9,9−ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)フルオレン(以下“BCF”と略称することがある)を用いたポリカーボネ−ト(単独重合体又は共重合体)は、吸水による寸法変化や形態安定性の要求が特に厳しい用途に適当である。これらのBPA以外の2価フェノールは、該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分全体の5モル%以上、特に10モル%以上、使用するのが好ましい。
殊に、高剛性かつより良好な耐加水分解性が要求される場合には、樹脂組成物を構成するA成分が次の(1)〜(3)の共重合ポリカーボネートであるのが特に好適である。
(1)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBCFが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPAが10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCFが5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBis−TMCが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
これらの特殊なポリカーボネートは、単独で用いてもよく、2種以上を適宜混合して使用してもよい。また、これらを汎用されているビスフェノールA型のポリカーボネートと混合して使用することもできる。
これらの特殊なポリカーボネートの製法および特性については、例えば、特開平6−172508号公報、特開平8−27370号公報、特開2001−55435号公報および特開2002−117580号公報等に詳しく記載されている。
なお、上述した各種のポリカーボネートの中でも、共重合組成等を調整して、吸水率およびTg(ガラス転移温度)を下記の範囲内にしたものは、ポリマー自体の耐加水分解性が良好で、かつ成形後の低反り性においても格段に優れているため、形態安定性が要求される分野では特に好適である。
(i)吸水率が0.05〜0.15%、好ましくは0.06〜0.13%であり、かつTgが120〜180℃であるポリカーボネート、あるいは
(ii)Tgが160〜250℃、好ましくは170〜230℃であり、かつ吸水率が0.10〜0.30%、好ましくは0.13〜0.30%、より好ましくは0.14〜0.27%であるポリカーボネート。
ここで、ポリカーボネートの吸水率は、直径45mm、厚み3.0mmの円板状試験片を用い、ISO62−1980に準拠して23℃の水中に24時間浸漬した後の水分率を測定した値である。また、Tg(ガラス転移温度)は、JIS K7121に準拠した示差走査熱量計(DSC)測定により求められる値である。
一方、カーボネート前駆体としては、カルボニルハライド、カーボネートエステル又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又は2価フェノールのジハロホルメート等が挙げられる。
このような2価フェノールとカーボネート前駆体とから界面重合法によってポリカーボネートを製造するに当っては、必要に応じて触媒、末端停止剤、2価フェノールが酸化するのを防止するための酸化防止剤等を使用してもよい。また、ポリカーボネートは3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であってもよい。ここで使用される3官能以上の多官能性芳香族化合物としては、1,1,1−トリス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1,1−トリス(3,5−ジメチル−4−ヒドロキシフェニル)エタン等が挙げられる。
分岐ポリカーボネートを生ずる多官能性化合物を含む場合、その量は、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%である。また、特に溶融エステル交換法の場合、副反応として分岐構造が生ずる場合があるが、かかる分岐構造量についても、ポリカーボネート全量中、0.001〜1モル%、好ましくは0.005〜0.9モル%、特に好ましくは0.01〜0.8モル%であるものが好ましい。なお、かかる分岐構造の割合については1H−NMR測定により算出することが可能である。
また、本発明の樹脂組成物においてA成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、芳香族もしくは脂肪族(脂環族を含む)の2官能性カルボン酸を共重合したポリエステルカーボネート、2官能性アルコール(脂環族を含む)を共重合した共重合ポリカーボネート並びにかかる2官能性カルボン酸および2官能性アルコールを共に共重合したポリエステルカーボネートであってもよい。また、得られたポリカーボネートの2種以上をブレンドした混合物でも差し支えない。
ここで用いる脂肪族の2官能性のカルボン酸は、α,ω−ジカルボン酸が好ましい。脂肪族の2官能性のカルボン酸としては、例えば、セバシン酸(デカン二酸)、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、オクタデカン二酸、イコサン二酸等の直鎖飽和脂肪族ジカルボン酸およびシクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が好ましく挙げられる。2官能性アルコールとしては、脂環族ジオールがより好適であり、例えばシクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、トリシクロデカンジメタノール等が例示される。
さらに、本発明では、A成分として、ポリオルガノシロキサン単位を共重合した、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体の使用も可能である。
A成分となる芳香族ポリカーボネート樹脂は、上述した2価フェノールの異なるポリカーボネート、分岐成分を含有するポリカーボネート、ポリエステルカーボネート、ポリカーボネート−ポリオルガノシロキサン共重合体等の各種ポリカーボネートの2種以上を混合したものであってもよい。さらに、製造法の異なるポリカーボネート、末端停止剤の異なるポリカーボネート等を2種以上混合したものを使用することもできる。
ポリカーボネートの重合反応において、界面重縮合法による反応は、通常、2価フェノールとホスゲンとの反応であり、酸結合剤および有機溶媒の存在下に反応させる。酸結合剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属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、トリエチルアミン、テトラ−n−ブチルアンモニウムブロマイド、テトラ−n−ブチルホスホニウムブロマイド等の3級アミン、4級アンモニウム化合物、4級ホスホニウム化合物等の触媒を用いることもできる。その際、反応温度は通常0〜40℃、反応時間は10分〜5時間程度、反応中のpHは9以上に保つのが好ましい。
また、かかる重合反応においては、通常、末端停止剤が使用される。かかる末端停止剤として単官能フェノール類を使用することができる。単官能フェノール類のとしては、例えば、フェノール、p−tert−ブチルフェノール、p−クミルフェノール等の単官能フェノール類を用いるのが好ましい。さらに、単官能フェノール類としては、デシルフェノール、ドデシルフェノール、テトラデシルフェノール、ヘキサデシルフェノール、オクタデシルフェノール、エイコシルフェノール、ドコシルフェノールおよびトリアコンチルフェノール等の炭素数10以上の長鎖アルキル基で核置換された単官能フェノールを挙げることができ、該フェノールは流動性の向上および耐加水分解性の向上に効果がある。かかる末端停止剤は単独で使用しても2種以上併用してもよい。
溶融エステル交換法による反応は、通常、2価フェノールとカーボネートエステルとのエステル交換反応であり、不活性ガスの存在下に2価フェノールとカーボネートエステルとを加熱しながら混合して、生成するアルコール又はフェノールを留出させる方法により行われる。反応温度は、生成するアルコール又はフェノールの沸点等により異なるが、殆どの場合120〜350℃の範囲である。反応後期には反応系を1.33×103〜13.3Pa程度に減圧して生成するアルコール又はフェノールの留出を容易にさせる。反応時間は、通常、1〜4時間程度である。
上記カーボネートエステルとしては、置換基を有していてもよい炭素原子数6〜10のアリール基、アラルキル基あるいは炭素原子数1〜4のアルキル基等のエステルが挙げられ、中でもジフェニルカーボネートが好ましい。
また、重合速度を速めるために重合触媒を用いることができる。かかる重合触媒としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、2価フェノールのナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属化合物;水酸化カルシウム、水酸化バリウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属化合物;テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、トリメチルアミン、トリエチルアミン等の含窒素塩基性化合物等を用いることができる。さらに、アルカリ(土類)金属のアルコキシド類、アルカリ(土類)金属の有機酸塩類、ホウ素化合物類、ゲルマニウム化合物類、アンチモン化合物類、チタン化合物類、ジルコニウム化合物類等のエステル化反応、エステル交換反応に使用される触媒を用いることができる。これらの触媒は単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。触媒の使用量は、原料の2価フェノール1モルに対し、好ましくは1×10−9〜1×10−5当量、より好ましくは1×10−8〜5×10−6当量の範囲で選ばれる。
溶融エステル交換法による反応では、生成ポリカーボネートのフェノール性末端基を減少する目的で、重縮反応の後期あるいは終了後に、例えば、2−クロロフェニルフェニルカーボネート、2−メトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート、2−エトキシカルボニルフェニルフェニルカーボネート等の化合物を加えることができる。
さらに、溶融エステル交換法では触媒の活性を中和する失活剤を用いることが好ましい。かかる失活剤の量としては、残存する触媒1モルに対して0.5〜50モルの割合で用いるのが好ましい。また、重合後のポリカーボネートに対し、0.01〜500ppmの割合、より好ましくは0.01〜300ppm、特に好ましくは0.01〜100ppmの割合で使用するのが適当である。好ましい失活剤の例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩等のホスホニウム塩、テトラエチルアンモニウムドデシルベンジルサルフェート等のアンモニウム塩が挙げられる。
A成分となるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量は限定されない。しかしながら、粘度平均分子量は、10,000未満であると強度等が低下し、50,000を超えると成形加工特性が低下するようになるので、10,000〜50,000の範囲が好ましく、12,000〜30,000の範囲がより好ましく、15,000〜28,000の範囲がさらに好ましい。この場合、成形性等が維持される範囲内で、粘度平均分子量が上記範囲外であるポリカーボネートを混合することも可能である。例えば、粘度平均分子量が50,000を超える高分子量のポリカーボネート成分を配合することも可能である。
本発明でいう粘度平均分子量は、まず、次式にて算出される比粘度(ηSP)を20℃で塩化メチレン100mlに芳香族ポリカーボネート0.7gを溶解した溶液からオストワルド粘度計を用いて求め、
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
<B成分:低分子量スルホン酸塩>
本発明のB成分は、低分子量スルホン酸塩である。ここで低分子量とは化学量論的分子量を意味し、1,000g/モル以下が好ましく、750g/モル以下がより好ましい。
かかる低分子量スルホン酸塩のカチオン成分としては、カリウム、ナトリウム、セシウム、およびルビジウムなどのアルカリ金属、アルカリ土類金属、ホスホニウム、アンモニウム等があげられ、酸成分としてはドデシルベンゼンスルホン酸、パーフルオロアルカンスルホン酸等があげられる。中でもスルホン酸カリウム塩、セシウム塩、ルビジウム塩、ホスホニウム塩、およびアンモニウム塩が好ましく、スルホン酸ホスホニウム塩が特に好ましい。これらは単独で使用することも、2種以上を併用して使用することもできる。併用において、スルホン酸ホスホニウム塩とスルホン酸アルカリ(土類)金属塩とを併用することが好ましい。
かかるスルホン酸ホスホニウム塩としては特に限定されるものではないが、下記一般式(I)で示されるスルホン酸ホスホニウム塩が好適に例示される。
(式中、A
1は炭素数1〜40のアルキル基、炭素数6〜40のアラルキル基、または炭素数6〜40のアリール基を示し、R
1、R
2、R
3およびR
4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアラルキル基または炭素数6〜15のアリール基を示す。)
上記一般式(I)で表されるスルホン酸ホスホニウム塩は、耐熱性が良好で、帯電防止性能の乾熱持続性、またポリカーボネート樹脂との相溶性も比較的良好であることから透明性において更に優れた帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が与えられる。
上記一般式(I)において、A1におけるアルキル基としては、例えばドデシル基、デシル基、ブチル基、エチル基などが挙げられ、特にドデシル基、デシル基が好ましい。尚、かかるアルキル基には、該アルキル基の水素原子の一部がアリール基で置換されたアラルキル基を含む。アラルキル基は炭素数6〜40であり、例えばベンジル基、フェネチル基が挙げられ、特にフェネチル基が好ましい。A1におけるアリール基としては、非置換のまたは置換基を有するフェニル基、非置換のまたは置換基を有するナフチル基などを挙げることができる。これらアルキル基およびアリール基はその水素原子の一部がフッ素原子などのハロゲン原子で置換されていてもよく、アラルキル基およびアリール基はヘテロ原子を含んでいてもよい。例えばフェニル基、ナフチル基、トリル基、ドデシルフェニル基が挙げられ、特にドデシルフェニル基が好ましい。
上記一般式(I)中、R1、R2、R3およびR4はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアラルキル基または炭素数6〜15のアリール基を示す。R1、R2、R3およびR4は互いに同一であっても異なっていてもよい。
炭素数1〜20のアルキル基としては、直鎖または分岐状のアルキル基であってよい。例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ペンチル基、2−エチルブチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、デシル基、ドデシル基、テトラデシル基、オクタデシル基、エイコシル基などが挙げられる。
炭素数6〜20のアラルキル基としては、ベンジル基、2,6−ジターシャリーブチル−4−メチルベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル基、ナフチルメチル基および2−フェニルイソプロピル基などが挙げられる。
炭素数6〜15のアリール基としては、フェニル基、トリル基およびナフチル基などが挙げられる。
R1、R2、R3およびR4としては、これらの中で炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数4〜16のアルキル基がより好ましい。更にR1、R2、R3およびR4はブチル基かまたはオクチル基である態様が更に好ましく、中でもいずれもブチル基であるか、またはいずれか一つがオクチル基であり残りがブチル基である態様が好ましい。R1、R2、R3およびR4がいずれもブチル基であるスルホン酸ホスホニウム塩は、入手容易かつポリカーボネート樹脂との相溶性においても良好な点で好ましく、いずれか一つがオクチル基で残りがブチル基であるスルホン酸ホスホニウム塩は帯電防止性能の熱劣化が少ない点で好ましい。実用上より好適であるのはR1、R2、R3およびR4がいずれもブチル基であるスルホン酸ホスホニウム塩である。
その中で、スルホン酸ホスホニウム塩としては芳香族スルホン酸ホスホニウム塩が好ましく用いられる。かかる芳香族スルホン酸ホスホニウム塩に使用される芳香族スルホン酸としては、モノマー状の、芳香族サルファイドのスルホン酸、芳香族カルボン酸およびエステルのスルホン酸、芳香族エーテルのスルホン酸、芳香族スルホネートのスルホン酸、芳香族スルホン酸、芳香族スルホンスルホン酸、芳香族ケトンのスルホン酸、複素環式スルホン酸、芳香族スルホキサイドのスルホン酸、並びにスチレンのベンゼン環の水素原子がスルホン酸基で置換したスチレンからなる群から選ばれた少なくとも1種の酸を挙げることができ、これらは1種もしくは2種以上を併用して使用することができる。尚、スルホン酸ホスホニウム塩はその水素原子の一部がフッ素原子などのハロゲン原子で置換されていてもよい。
かかるスルホン酸ホスホニウム塩の具体的例としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ホスホニウム塩がより好ましく、特に好ましくはドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩である。
<C成分:リン酸エステル>
本発明のC成分であるリン酸エステルとしては、下記一般式(IV)で表される1種または2種以上のリン酸エステルを挙げることができる。
(式中のXは、ハイドロキノン、レゾルシノール、ビス(4−ヒドロキシジフェニル)メタン、ビスフェノールA、ジヒドロキシジフェニル、ジヒドロキシナフタレン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)ケトン、およびビス(4−ヒドロキシフェニル)サルファイドからなる群より選ばれた化合物から誘導される二価の基である。nは0〜5の整数であり、またはn数の異なるリン酸エステルの混合物の場合は0〜5の平均値であり、R
8、R
9、R
10、およびR
11はそれぞれ独立して1個以上のハロゲン原子を置換したもしくは置換していない炭素数1〜40のアルキル基、炭素数6〜40のアラルキル基、シクロアルキル基、および炭素数6〜40のアリール基からなる群より選ばれた化合物から誘導される一価の基である。)
本発明では、優れた帯電防止性能と同時に色相、成形耐熱性、透明性に優れるポリカーボネート樹脂組成物の提供を目的とするが、上述の低分子量スルホン酸塩のみでは加工時のポリカーボネート樹脂組成物の熱分解や熱劣化を誘起しやすく、その結果溶融混練して得られたペレットやそれを用いて得られた成形品は黄変やシルバー発生など外観の悪化を呈し、望まれる帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物を得ることは困難である。しかしながら、かかるスルホン酸塩のみをガラス製試験管に入れ、本発明により得られる帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物の加工時で想定される設定温度と同様な温度でブロックヒーターを用いて熱処理した場合、試験管内のスルホン酸塩に著しい黄変は発生しない。一方、ガラス製試験管をステンレス製試験管に変え同様の試験を実施すると著しい変色が認められる。したがって、上述したポリカーボネート樹脂組成物の黄変やシルバー発生は、溶融混練時や成形時のスルホン酸塩と混練機鋼材や成形機鋼材との接触によるところの影響の可能性が高いと考えられる。このことより、ポリカーボネート樹脂、低分子量スルホン酸塩に上記一般式(III)で表されるリン酸エステルを特定量の配合することにより、ポリカーボネート樹脂の熱分解や熱劣化を抑制した黄変やシルバー発生の少ない望ましい帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が得られるのは、かかるリン酸エステルが機器鋼材に含まれる活性金属の不活性化剤として効果を発揮し分解を抑制しているものと推察される。従来公知の安定化技術は、熱分解や熱劣化により発生したラジカルの安定化や過酸化物の無害なものへの分解によるものが主であったが、本発明は分解を根本から抑制し、色相、成形耐熱性を向上させるというものである。さらに、本発明によると、上記リン酸エステルは色相や成形耐熱性を向上させるのみでなく、機器鋼材表面の金属不活性化により低分子量スルホン酸塩の安定化を促進することにより、乾熱処理時の帯電防止性能の持続性(乾熱持続性)を向上させ、より帯電防止性の優れた樹脂組成物および成形品の提供を可能にする。
従って、上記一般式(IV)で表されるリン酸エステルの中でも溶融混練機中や成形機中で機器鋼材面に移行し易く、鋼材表面の金属不活性化効果を発現し易いもの、つまりは、ポリカーボネート樹脂やスルホン酸塩への親和性、分散性に優れ、金属へのぬれ性にも優れ、また高い加工温度においても分解せず安定しているものが好ましい。そのため、下記一般式(II)で表される脂肪族モノリン酸エステルが好適に使用される。
(式中、R
5、R
6、R
7はそれぞれ独立して、水素原子または炭素数1〜20のアルキル基を示す。)
脂肪族モノリン酸エステルとしては、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、トリス(クロロエチル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、トリス(クロロプロピル)ホスフェート等が挙げられ、透明性や分散性に優れる点で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がより好ましいが、透明性という点でトリメチルホスフェートが特に好ましい。
<D成分:スルホン酸塩基を有するポリエーテルエステルおよび/またはスルホン酸塩基を有するポリエステル>
本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物は、上記のスルホン酸塩と共に、スルホン酸塩基を有するポリエーテルエステルおよび/またはスルホン酸塩基を有するポリエステルを併用することでより優れた特性を発揮する。ここでポリエーテルエステルとは、3量体以上のポリ(アルキレンオキサイド)グリコール成分をその繰り返し単位に有するポリマーをいい、ポリエステルとは、3量体以上のポリ(アルキレンオキサイド)グリコール成分を含有しないポリエステルである。尚、ポリエステル中にはジエチレングリコール成分を含むことができる。D成分のポリエーテルエステルおよびポリエステルはスルホン酸塩基が置換された単量体を重合反応させることによりポリマー化合物とすることも、またはスルホン酸塩基で置換されていないポリマーをスルホン酸塩基で変性することにより製造することもできる。
ここでD成分に含まれるスルホン酸塩基(−SO3 −X+)の具体例は次のとおりである。かかるX+(以下単に対イオンと称する場合がある)における金属イオンは、例えば、ナトリウム、カリウム、リチウム、ルビジウム、およびセシウムなどのアルカリ金属のイオン、カルシウムおよびマグネシウムなどのアルカリ土類金属のイオン、亜鉛イオン、並びに銅イオンなどを含む。かかる対イオンにおける有機オニウムイオンは、例えばアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、スルホニウムイオン、および複素芳香環由来のオニウムイオン等を含む。また該有機オニウムイオンとしては1級、2級、3級、および4級のいずれも使用できるが、4級オニウムイオンが好ましい。かかる対イオンにおける有機オニウムイオンは、より好適には有機ホスホニウムイオン(例えばテトラブチルホスホニウムイオンおよびテトラメチルホスホニウムイオンなど)、並びに有機アンモニウムイオン(例えばテトラブチルアンモニウムイオンおよびテトラメチルアンモニウムイオンなど)であり、特に好適には有機ホスホニウムイオンである。更にD成分に含まれるスルホン酸塩基おける対イオンはより好ましくは金属イオンであり、更に好ましくはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンおよび亜鉛イオンであり、特に好ましくはアルカリ金属イオンである。但し2価の金属イオンの場合にはスルホン酸基2モルに対して金属イオン1モルが対応するものとする。
D成分は、ポリマー1分子中にスルホン酸塩基が少なくとも2以上含まれるものであり、好ましくは3以上、更に好ましくは4以上含まれる。またその数平均分子量は1,000以上が好ましく、2,000以上が更に好ましい。更にD成分中に含有されるスルホン酸塩基(−SO3X:Xはカウンターイオンを示す)の濃度としては、好ましくは5×10−7モル/g〜5×10−2モル/gの範囲であり、より好ましくは5×10−6〜5×10−3モル/gの範囲である。
D成分のポリエーテルエステルとしては、(D1)スルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸成分、(D2)下記一般式(III)で表されるスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分、(D3)炭素数2〜10のグリコール成分、および(D4)数平均分子量200〜50,000のポリ(アルキレンオキシド)グリコール成分からなるポリエーテルエステルが好適である。
(式中、Arは炭素数6〜20の3価の芳香族基、M
+は金属イオンまたは有機ホスホニウムイオンを表す。)
(D1)を誘導するためのスルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸(およびそのエステル形成性誘導体)としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、およびそれらのエステル形成性の誘導体を挙げることができる。中でも、ナフタレンジカルボン酸成分およびビフェニルジカルボン酸成分、殊にナフタレンジカルボン酸成分を含有するポリエーテルエステルは、該ポリエーテルエステルの屈折率をポリカーボネートの屈折率に近づけ、より高い透明性を有する成形品を得やすくなることから好ましい。ナフタレンジカルボン酸およびそのエステル形成性の誘導体としては、具体的には、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジエチル、2,7−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、および2,7−ナフタレンジカルボン酸ジエチルなどが例示され、これらの化合物の芳香環の水素原子はアルキル基およびハロゲン原子などで置換されていてもよい。(D1)の芳香族ジカルボン酸成分は単独でも2種以上を組み合わせてポリエーテルエステル中に含有されることができる。
(D2)スルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分は、上記式(III)で表される。
上記式(III)中のArは、炭素数6〜20の3価の芳香族基であり、具体的には3価のベンゼン環、ナフタレン環が挙げられ、これらの環がアルキル基、フェニル基、ハロゲン、およびアルコキシ基などの置換基を有していてもよい。
前記式(III)において、M+は金属イオンまたは有機オニウムイオンを表し、その具体例としては、上記X+と同様のものを示すことができ、より好ましくは金属イオンであり、更に好ましくはアルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンおよび亜鉛イオンであり、特に好ましくはアルカリ金属イオンである。但し2価の金属イオンの場合にはスルホン酸基2モルに対して金属イオン1モルが対応するものとする。
かかる(D2)を誘導するためのスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体としては、4−ナトリウムスルホ−イソフタル酸、5−ナトリウムスルホ−イソフタル酸、4−カリウムスルホ−イソフタル酸、5−カリウムスルホ−イソフタル酸、2−ナトリウムスルホ−テレフタル酸、2−カリウムスルホ−テレフタル酸、4−スルホ−イソフタル酸亜鉛塩、5−スルホ−イソフタル酸亜鉛塩、2−スルホ−テレフタル酸亜鉛塩、4−スルホ−イソフタル酸テトラアルキルホスホニウム塩、5−スルホ−イソフタル酸テトラアルキルホスホニウム塩、4−スルホ−イソフタル酸テトラアルキルアンモニウム塩、5−スルホ−イソフタル酸テトラアルキルアンモニウム塩、2−スルホ−テレフタル酸テトラアルキルホスホニウム塩、2−スルホ−テレフタル酸テトラアルキルアンモニウム塩、4−ナトリウムスルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸、4−ナトリウムスルホ−2,7−ナフタレンジカルボン酸、4−カリウムスルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸、4−カリウムスルホ−2,7−ナフタレンジカルボン酸、4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸亜鉛塩、4−スルホ−2,7−ナフタレンジカルボン酸亜鉛塩、4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸テトラアルキルアンモニウム塩、4−スルホ−2,7−ナフタレンジカルボン酸テトラアルキルアンモニウム塩、4−スルホ−2,6−ナフタレンジカルボン酸テトラアルキルホスホニウム塩、4−スルホ−2,7−ナフタレンジカルボン酸テトラアルキルホスホニウム塩、又はこれらのジメチルエステル、ジエチルエステル等を挙げることができる。
これらの中でArがベンゼン環であり、M+がナトリウムおよびカリウム等のアルカリ金属イオンである芳香族ジカルボン酸のジメチルエステルまたはジエチルエステルが、重合性、帯電防止性、機械物性、および色相の面でより好ましい。具体的には、例えば、4−ナトリウムスルホ−イソフタル酸ジメチル、5−ナトリウムスルホ−イソフタル酸ジメチル、4−カリウムスルホ−イソフタル酸ジメチル、5−カリウムスルホ−イソフタル酸ジメチル、2−ナトリウムスルホ−テレフタル酸ジメチル、および2−カリウムスルホ−テレフタル酸ジメチル等が挙げられる。(D2)の芳香族ジカルボン酸成分は単独でも2種以上を組み合わせてポリエーテルエステル中に含有されることができる。
(D1)成分および(D2)成分の二種の酸成分は、全酸成分を100モル%として、(D1)スルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸成分95〜50モル%および(D2)上記式(III)で示されるスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分5〜50モル%の割合であることが好ましい。かかる(D2)成分の割合が5モル%未満では、帯電防止効果が十分でない場合がある。また、(D2)成分が50モル%を越えると重合反応が困難になり、十分な重合度のポリエーテルエステルを得難くなったり、取り扱い性が悪化することがある。上記(D1)成分および(D2)成分のより好ましい割合は、(D1)92〜65モル%および(D2)8〜35モル%であり、さらに好ましい割合は(D1)90〜70モル%および(D2)10〜30モル%である。
また、本発明のD成分のポリエーテルエステルの構成成分の1つである(D3)を誘導するための炭素数2〜10のグリコールとしては、具体的にはエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、および3−メチル−1,5−ペンタンジオールなどを例示することができる。かかるグリコールは、ジエチレングリコールのようにエーテル結合、チオジエタノールのようにチオエーテル結合を含んでいてもよい。
かかるグリコールは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。この中で主として1,6−ヘキサンジオールを用いることが帯電防止効果の点で好ましく、1,6−ヘキサンジオールとエチレングリコールを併用することが更に好ましい。1,6−ヘキサンジオール成分とエチレングリコール成分との好ましい割合は、グリコール成分100モル%中、1,6−ヘキサンジオール成分95〜50モル%およびエチレングリコール成分5〜50モル%であり、更に好ましくは1,6−ヘキサンジオール成分90〜70モル%およびエチレングリコール成分10〜30モル%である。
本発明のD成分のポリエーテルエステルの構成成分の一つである(D4)を誘導するためのポリ(アルキレンオキシド)グリコールとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコールから主として成るポリ(アルキレンオキシド)グリコールが好適に例示される。該ポリ(アルキレンオキシド)グリコールは、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールの如き他のポリ(アルキレンオキシド)グリコールを含んでいてもよい。
(D4)ポリ(アルキレンオキシド)グリコール成分の数平均分子量は200〜50,000の範囲が好ましい。かかる分子量が200に満たない場合には、より良好な帯電防止効果が得られないのと、ポリエーテルエステルを利用する利点が十分に発揮されないことがある。また、実用性の点から、かかる分子量は50,000程度であれば十分である。ポリ(アルキレンオキシド)グリコールの好ましい分子量は500〜30,000であり、さらに好ましくは1,000〜20,000である。(D4)のポリ(アルキレンオキシド)グリコール成分は単独でも2種以上を組み合わせてポリエーテルエステル中に含有されることができる。
(D4)成分の含有量は、D成分のポリエーテルエステル100重量%中、好ましくは10〜50重量%、より好ましくは15〜45重量%、更に好ましくは20〜40重量%の範囲内である。10重量%より少ないとD成分のポリエーテルエステルの利点である帯電防止効果が十分でない場合があり、50重量%より多くなるとD成分のポリエーテルエステルの屈折率が低くなり、ポリカーボネート樹脂に配合すると光線透過率の高い、透明性に優れるポリカーボネート樹脂組成物の成形品を得ることが困難となる場合がある。
本発明におけるD成分のポリエーテルエステルは、フェノール/テトラクロロエタン(重量比40/60)の混合溶媒中30℃で測定した還元粘度(濃度1.2g/dl)が0.3以上であることが好ましい。還元粘度が0.3より小さいと耐熱性や、機械物性低下の原因となることがある。還元粘度に対する上限は、かかるポリマーが実質的に線状の重合体であるので、帯電防止効果の点でも、機械物性の点でも高い方が好ましいが、実際的な重合の上限は4.0程度である。還元粘度はより好ましくは0.4以上であり、さらに好ましくは0.5以上である。
本発明におけるD成分のポリエーテルエステルは、上記(D1)成分、(D2)成分、(D3)成分、および(D4)成分をエステル交換触媒存在下、150〜300℃で加熱溶融し、重縮合反応せしめることによって得ることができる。
エステル交換触媒としては通常のエステル交換反応に使用できるものならば特に制限はない。かかるエステル交換触媒としては、三酸化アンチモンの如きアンチモン化合物、酢酸第一錫、ジブチル錫オキサイド、およびジブチル錫ジアセテート等の錫化合物、テトラブチルチタネートの如きチタン化合物、酢酸亜鉛の如き亜鉛化合物、酢酸カルシウムの如きカルシウム化合物、並びに炭酸ナトリウムおよび炭酸カリウムなどのアルカリ金属塩などを例示することができる。これらのうちテトラブチルチタネートが好ましく用いられる。
また上記触媒の使用量としては、通常のエステル交換反応における使用量で良く、概ね使用する酸成分1モルに対し、0.01〜0.5モル%が好ましく、0.03〜0.3モル%がより好ましい。
また、反応時には酸化防止剤を併用することも好ましい。かかる酸化防止剤としては、例えばペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、グリセロール−3−ステアリルチオプロピオネート、トリエチレングリコール−ビス[3−(3−tert−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,6−ヘキサンジオール−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ペンタエリスリトール−テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、N,N−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマイド)、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−ベンジルホスホネート−ジエチルエステル、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、および3,9−ビス{1,1−ジメチル−2−[β−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]エチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカンなどが挙げられる。これら酸化防止剤の使用量は、D成分のポリエーテルエステル100重量部に対して0.001〜0.5重量部が好ましい。
上記成分(D1)成分〜(D4)成分を加熱溶融して重縮合する温度としては、初期反応として150〜200℃で数十分から十数時間エステル化反応および/またはエステル交換反応を留出物を留去しながら行った後、反応物を高分子量化する重合反応を180〜300℃で行う。180℃より温度が低いと反応が進み難く、300℃より温度が高いと分解の如き副反応が起こりやすくなるため上記温度範囲が好ましい。重合反応温度は200〜280℃がさらに好ましく、220〜260℃が特に好ましい。この重合反応の反応時間は反応温度や重合触媒にもよるが、通常数十分から数十時間程度である。
D成分として用いられるポリエステルとしては、(D5)スルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸成分、(D6)上記一般式(III)で表されるスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分、および(D7)炭素数2〜10のグリコール成分からなるポリエステルが好適である。
(D5)を誘導するためのスルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体としては、例えばテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、およびそれらのエステル形成性の誘導体を挙げることができる。中でも、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビフェニルジカルボン酸、およびそれらのエステル形成性の誘導体が好ましい。特にイソフタル酸成分およびナフタレンジカルボン酸成分を含有するポリエステルは、該ポリエステルの結晶性が低下し、その結果より高い透明性を有する成形品を得やすくなるので好ましい。また該ポリエステルはポリカーボネート樹脂との相容性に優れ、ポリカーボネート樹脂の影響によっても結晶化が阻害される。その結果、耐乾熱試験において透明性の低下がポリエーテルエステルの場合に比較して更に改善される利点を有する。ナフタレンジカルボン酸およびそのエステル形成性誘導体の具体例としては、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、2,6−ナフタレンジカルボン酸ジエチル、2,7−ナフタレンジカルボン酸ジメチル、および2,7−ナフタレンジカルボン酸ジエチルなどが挙げられ、これらの化合物の芳香環の水素原子はアルキル基およびハロゲン原子などで置換されていてもよい。(D5)の芳香族ジカルボン酸成分は単独でも2種以上を組み合わせてポリエーテルエステル中に含有されることができる。
(D6)のスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分は前記式(III)で表される。またその具体例およびより好適な具体例は、前記D成分のポリエーテルエステルにおける(D2)成分の場合と同様である。
D成分のポリエステルを構成する(D5)成分および(D6)成分の二種の酸成分は、全酸成分を100モル%として、(D5)スルホン酸塩基を持たない芳香族ジカルボン酸成分99.9〜50.0モル%および(D6)上記式(III)で示されるスルホン酸塩基で置換された芳香族ジカルボン酸成分0.1〜50.0モル%の割合であることが好ましい。かかる(D5)成分の割合が0.1モル%未満では、帯電防止効果が十分でない場合がある。また、(D6)成分が50.0モル%を超えると重合反応が困難になったり、また形成されるポリカーボネート樹脂組成物の透明性が劣るなどの問題が生ずる。
また、(D7)を誘導するための炭素数2〜10のグリコールとしては、具体的にはエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、および3−メチル−1,5−ペンタンジオールなどを例示することができる。かかるグリコールは、ジエチレングリコールのようにエーテル結合、チオジエタノールのようにチオエーテル結合を含んでいてもよい。
かかるグリコールは単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。この中で主として1,6−ヘキサンジオール、エチレングリコール、およびネオペンチルグリコールを用いることが帯電防止効果および透明性の確保の点で好ましく、ネオペンチルグリコールとエチレングリコールとを併用することが更に好ましい。D成分のポリエステル中におけるネオペンチルグリコール成分とエチレングリコール成分との好ましい割合は、グリコール成分100モル%中、ネオペンチルグリコール成分90〜10モル%およびエチレングリコール成分10〜90モル%であり、更に好ましくはネオペンチルグリコール成分80〜20モル%およびエチレングリコール成分20〜80モル%である。
本発明におけるD成分のポリエステルは、フェノール/テトラヒドロフラン(重量比60/40)の混合溶媒中30℃で測定した還元粘度が0.2以上であることが好ましい。還元粘度が0.2より小さいと耐熱性や、機械物性低下の原因となることがある。還元粘度に対する上限は、かかるポリマーが実質的に線状の重合体であるので、帯電防止効果の点でも、機械物性の点でも高い方が好ましいが、実際的な重合の上限は3.0程度である。還元粘度はより好ましくは0.3以上であり、さらに好ましくは0.35以上である。
本発明の上記D成分のポリエステルは、上記D成分のポリエーテルエステルと同様にエステル交換反応によって製造でき、更にかかる製造時には上記の酸化防止剤を含むことができる。
更に上記の好適なD成分であるポリエーテルエステルとポリエステルはそれぞれ単独でも2種以上を混合して使用することもできる。上記ポリエーテルエステルは帯電防止性に優れるものの耐熱性や透明性にやや劣る点があり、一方ポリエステルは耐熱性や透明性に優れるがポリカーボネート樹脂と相溶化し易く帯電防止能力にやや劣る点があるものの、併用によってそれぞれの欠点を補うことができる。したがって、かかる特性の中からいかなる特性を重視するかによって、適宜適切なD成分を選択することが可能である。本発明においては色相や透明性に比重が置かれる用途に特に適した樹脂組成物を提供することから、D成分としてはスルホン酸塩基を有するポリエステルが特に好適である。
<E成分:ヒンダードフェノール系酸化防止剤>
本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物には、成形品の熱処理時における色相を更に安定化させる為、更にヒンダートフェノール系酸化防止剤が使用される。
かかるヒンダートフェノール系酸化防止剤としては、例えば、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、およびテトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタンなどが例示される。これらはいずれも入手容易である。中でもn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,3,5−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、テトラキス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシメチル]メタンが好適であり、特にn−オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネートが好適である。上記ヒンダードフェノール系酸化防止剤は、単独でまたは2種以上を組合せて使用することができる。
<F成分:亜リン酸エステル系酸化防止剤>
本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物には、成形加工時、熱処理時における色相や分子量をより安定化させる為、更に亜リン酸エステル系酸化防止剤が使用される。
かかる亜リン酸エステル系酸化防止剤としては、例えば、トリフェニルホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリオクチルホスファイト、トリオクタデシルホスファイト、ジデシルモノフェニルホスファイト、ジオクチルモノフェニルホスファイト、ジイソプロピルモノフェニルホスファイト、モノブチルジフェニルホスファイト、モノデシルジフェニルホスファイト、モノオクチルジフェニルホスファイト、2,2−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)オクチルホスファイト、トリス(ジエチルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−iso−プロピルフェニル)ホスファイト、トリス(ジ−n−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,6−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−tert−ブチル−4−エチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、フェニルビスフェノールAペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(ノニルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジシクロヘキシルペンタエリスリトールジホスファイトなどが挙げられる。
更に他のホスファイト化合物としては二価フェノール類と反応し環状構造を有するものも使用できる。例えば、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイト、2,2’−エチリデンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェニル)(2−tert−ブチル−4−メチルフェニル)ホスファイトなどを挙げることができる。
上記の中でもトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトが特に好ましい。亜リン酸エステル系酸化防止剤は、1種もしくは2種以上を混合して用いてもよい。
<G成分:紫外線吸収剤>
本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物は、更に紫外線吸収剤を含むことが好ましい。紫外線吸収剤は、本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物により優れた帯電防止性能の乾熱持続性や色相の熱安定性を付与する。
紫外線吸収剤としては、例えば2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタンなどに代表されるベンゾフェノン系化合物を挙げることができる。
また紫外線吸収剤としては例えば2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−tert−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス(α,α’−ジメチルベンジル)フェニルベンゾトリアゾール、2,2’メチレンビス[4−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)−6−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)フェノール]、メチル−3−[3−tert−ブチル−5−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェニルプロピオネート−ポリエチレングリコールとの縮合物に代表されるベンゾトリアゾール系化合物を挙げることができる。
更に紫外線吸収剤としては例えば、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキシルオキシフェノール、2−(4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキシルオキシフェノールなどのヒドロキシフェニルトリアジン系化合物を挙げることができる。
更に紫外線吸収剤としては例えば、2,2’−p−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、2,2’−m−フェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)、および2,2’−p,p’−ジフェニレンビス(3,1−ベンゾオキサジン−4−オン)などの環状イミノエステル系化合物を挙げることができる。
またビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート、テトラキス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、テトラキス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)−1,2,3,4−ブタンテトラカルボキシレート、ポリ{[6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)イミノ]}、ポリメチルプロピル3−オキシ−[4−(2,2,6,6−テトラメチル)ピペリジニル]シロキサンなどに代表されるヒンダードアミン系の光安定剤も含むことができ、かかる光安定剤は前記紫外線吸収剤や各種酸化防止剤との併用において、耐候性などの点においてより良好な性能を発揮する。
前記紫外線吸収剤および光安定剤は、ラジカル重合が可能な単量体化合物の構造をとることにより、かかる紫外線吸収性単量体および/または光安定性単量体と、アルキル(メタ)アクリレートなどの単量体とを共重合したポリマー型の紫外線吸収剤および/または光安定剤であってもよい。前記紫外線吸収性単量体および光安定性単量体としては、(メタ)アクリル酸エステルのエステル置換基中にベンゾトリアゾール骨格、ベンゾフェノン骨格、トリアジン骨格、環状イミノエステル骨格、およびヒンダードアミン骨格を含有する化合物が好適に例示される。
<各成分の量について>
次に、B成分〜G成分の量について説明する。B成分の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.01〜4重量部、好ましくは0.01〜3重量部、より好ましくは0.1〜2.8重量部、さらに好ましくは0.5〜2.5重量部の範囲である。B成分の量が0.01重量部未満では樹脂組成物の帯電防止効果が不十分となりやすく、5重量部を超えると成形品の色相および透明性が悪化するため好ましくない。
C成分の量は、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.001〜0.3重量部の範囲である。C成分の量が0.001重量部未満では、押出時および成形時の色相および乾熱処理時の帯電防止性能の持続性(乾熱持続性)の改善効果が不十分となりやすく、また1重量部を超えても逆に色相悪化、および分子量低下がより起こりやすくなり好ましくない。
D成分の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.01〜5重量部、好ましくは0.1〜4重量部、より好ましくは0.2〜3重量部である。D成分の量が0.01重量部未満では充分な成形耐熱性や帯電防止効果が得られず、5重量部を超えると成形品の透明性および色相が悪化するため好ましくない。
ここで、前述したようにD成分のスルホン酸塩基の対イオンは、金属イオン、もしくは有機ホスホニウムイオンの如き有機オニウムイオンのいずれであってもよい。しかしながら透明性、色相、および帯電防止性能などを考慮すると、B成分およびD成分を合わせた全スルホン酸塩基は、スルホン酸ホスホニウム塩基およびスルホン酸金属塩基の両者からなることが好ましい。更にかかる両者の割合において、該スルホン酸ホスホニウム塩基1モルに対する該スルホン酸金属塩基は、好ましくは0.02〜2モル、より好ましくは0.03〜1モル、更に好ましくは0.04〜0.5モルである。従って、かかる条件を満足するようにB成分およびD成分の割合、並びにB成分、D成分におけるスルホン酸ホスホニウム塩基およびスルホン酸金属塩基の割合が調整されることが好ましく、特にD成分としてスルホン酸金属塩基を有するポリエーテルエステルおよび/またはスルホン酸金属塩基を有するポリエステルを、上記割合を満足するようにポリカーボネート樹脂に配合することが好ましい。
E成分の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.01〜2重量部が好ましく、より好ましくは0.03〜1重量部、更に好ましくは0.05〜0.5重量部である。0.01重量部未満では樹脂組成物や樹脂組成物より得られる溶融成形品の色相、成形品の熱処理時における色相の安定化が不十分となりやすく、2重量部を超えると安定剤自身の色により成形品の色相や透明性が悪化するため好ましくない。
F成分の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して0.01〜2重量部が好ましく、より好ましくは0.03〜1重量部、更に好ましくは0.05〜0.5重量部である。0.01重量部未満では成形加工時、熱処理時における色相や分子量の安定化が不十分となりやすく、2重量部を超えると過剰量となり、樹脂組成物の耐熱性も低下し成形品の色相や透明性も悪化するため好ましくない。E成分とF成分との重量比(E/F)は好ましくは1/9〜9/1、より好ましくは2/8〜8/2、更に好ましくは7/3〜3/7である。
G成分の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して、0.01〜2重量部が好ましく、より好ましくは0.03〜1重量部、更に好ましくは0.05〜0.6重量部である。
<その他の添加剤について>
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、上記A成分〜G成分以外にも、通常ポリカーボネート樹脂に配合される各種の添加剤を含むことができる。
(i)リン系安定剤
本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物には、成形加工時の熱安定性を向上させる為、上記リン酸エステル以外の各種のリン系安定剤が更に配合されることが好ましい。かかるリン系安定剤としては、リン酸、亜リン酸、並びに第3級ホスフィンなどが例示され、かかるリン系安定剤は、1種のみならず2種以上を混合して用いることができる。かかるリン系安定剤は、100重量部のA成分を基準として0.01〜0.3重量部が好ましい。
(ii)酸化防止剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、成形品の熱処理時における色相を更に安定化させる為、上記ヒンダードフェノール系酸化防止剤以外の他の酸化防止剤を使用することができる。
かかる他の酸化防止剤としては、例えばペンタエリスリトールテトラキス(3−メルカプトプロピオネート)、ペンタエリスリトールテトラキス(3−ラウリルチオプロピオネート)、およびグリセロール−3−ステアリルチオプロピオネートなどのイオウ含有安定剤が例示される。かかる安定剤は、樹脂組成物が回転成形に適用される場合に特に有効である。かかるイオウ含有安定剤の配合量は、100重量部のA成分を基準として好ましくは0.001〜0.1重量部、より好ましくは0.01〜0.08重量部である。
(iii)ブルーイング剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、更にブルーイング剤を樹脂組成物中0.05〜3.0ppm(重量割合)含んでなることが好ましい。成形品に自然な透明感を付与するにはブルーイング剤の使用は非常に有効である。ここでブルーイング剤とは、橙色ないし黄色の光線を吸収することにより青色ないし紫色を呈する着色剤をいい、特に染料が好ましい。ブルーイング剤の配合により本発明のポリカーボネート樹脂組成物は更に良好な色相を得る。ブルーイング剤の量が0.05ppm未満では色相の改善効果が不十分な場合がある一方、3.0ppmを超える場合には光線透過率が低下し適当ではない。より好ましいブルーイング剤の量は樹脂組成物中0.2〜2.0ppmの範囲である。ブルーイング剤としては代表例として、バイエル社のマクロレックスバイオレットBおよびマクロレックスブルーRR、並びにクラリアント社のポリシンスレンブルーRLSなどが挙げられる。
(iv)離型剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、その成形時の生産性向上や成形品の歪みの低減を目的として、更に離型剤を配合することが好ましい。かかる離型剤としては公知のものが使用できる。例えば、飽和脂肪酸エステル、不飽和脂肪酸エステル、ポリオレフィン系ワックス(ポリエチレンワックス、1−アルケン重合体など。酸変性などの官能基含有化合物で変性されているものも使用できる)、シリコーン化合物、フッ素化合物(ポリフルオロアルキルエーテルに代表されるフッ素オイルなど)、パラフィンワックス、蜜蝋などを挙げることができる。かかる離型剤は100重量部のA成分を基準として0.005〜2重量部が好ましい。
中でも好ましい離型剤として脂肪酸エステルが挙げられる。かかる脂肪酸エステルは、脂肪族アルコールと脂肪族カルボン酸とのエステルである。かかる脂肪族アルコールは1価アルコールであっても2価以上の多価アルコールであってもよい。また該アルコールの炭素数としては、3〜32の範囲、より好適には5〜30の範囲である。かかる一価アルコールとしては、例えばドデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノール、オクタデカノール、エイコサノール、テトラコサノール、セリルアルコール、およびトリアコンタノールなどが例示される。かかる多価アルコールとしては、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリグリセロール(トリグリセロール〜ヘキサグリセロール)、ジトリメチロールプロパン、キシリトール、ソルビトール、およびマンニトールなどが挙げられる。本発明の脂肪酸エステルにおいては多価アルコールがより好ましい。
一方、脂肪族カルボン酸は炭素数3〜32であることが好ましく、特に炭素数10〜22の脂肪族カルボン酸が好ましい。該脂肪族カルボン酸としては、例えばデカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸(パルミチン酸)、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸(ステアリン酸)、ノナデカン酸、ベヘン酸、イコサン酸、およびドコサン酸などの飽和脂肪族カルボン酸、並びにパルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エイコセン酸、エイコサペンタエン酸、およびセトレイン酸などの不飽和脂肪族カルボン酸を挙げることができる。上記の中でも脂肪族カルボン酸は、炭素原子数14〜20であるものが好ましい。なかでも飽和脂肪族カルボン酸が好ましい。特にステアリン酸およびパルミチン酸が好ましい。
ステアリン酸やパルミチン酸など上記の脂肪族カルボン酸は通常、牛脂や豚脂などに代表される動物性油脂およびパーム油やサンフラワー油に代表される植物性油脂などの天然油脂類から製造されるため、これらの脂肪族カルボン酸は、通常炭素原子数の異なる他のカルボン酸成分を含む混合物である。したがって本発明の脂肪酸エステルの製造においてもかかる天然油脂類から製造され、他のカルボン酸成分を含む混合物の形態からなる脂肪族カルボン酸、殊にステアリン酸やパルミチン酸が好ましく使用される。
本発明の脂肪酸エステルは、部分エステルおよび全エステル(フルエステル)のいずれであってもよい。しかしながら部分エステルでは通常水酸基価が高くなり高温時の樹脂の分解などを誘発しやすいことから、より好適にはフルエステルである。本発明の脂肪酸エステルにおける酸価は、熱安定性の点から好ましく20以下、より好ましくは4〜20の範囲、更に好ましくは4〜12の範囲である。尚、酸価は実質的に0を取り得る。また脂肪酸エステルの水酸基価は、0.1〜30の範囲がより好ましい。更にヨウ素価は、10以下が好ましい。尚、ヨウ素価は実質的に0を取り得る。これらの特性はJIS K 0070に規定された方法により求めることができる。
離型剤の含有量は、100重量部のA成分を基準として好ましくは0.005〜2重量部、より好ましくは0.01〜1重量部、更に好ましくは0.05〜0.5重量部である。かかる範囲においては、ポリカーボネート樹脂組成物は良好な離型性および離ロール性を有する。特にかかる量の脂肪酸エステルは良好な色相や透明性を損なうことなく良好な離型性および離ロール性を有するポリカーボネート樹脂組成物を提供する。
(v)染顔料
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には更に各種の染顔料を含有し多様な意匠性を発現する成形品を提供できる。本発明のポリカーボネート樹脂組成物は透明性に優れることから光を透過させる用途において極めて好適である。したがって例えば蛍光増白剤を配合することにより、本発明のポリカーボネート樹脂組成物に更に高い光透過性や自然な透明感を付与すること、並びに蛍光増白剤やそれ以外の発光をする蛍光染料を配合することにより、発光色を生かした更に良好な意匠効果を付与することができる。また極微量の染顔料による微妙な着色のなされ、かつ高い透明性を有するポリカーボネート樹脂組成物もまた提供可能である。
本発明で使用する蛍光染料(蛍光増白剤を含む)としては、例えば、クマリン系蛍光染料、ベンゾピラン系蛍光染料、ペリレン系蛍光染料、アンスラキノン系蛍光染料、チオインジゴ系蛍光染料、キサンテン系蛍光染料、キサントン系蛍光染料、チオキサンテン系蛍光染料、チオキサントン系蛍光染料、チアジン系蛍光染料、およびジアミノスチルベン系蛍光染料などを挙げることができる。これらの中でも耐熱性が良好でポリカーボネート樹脂の成形加工時における劣化が少ないクマリン系蛍光染料、ベンゾピラン系蛍光染料、およびペリレン系蛍光染料が好適である。
上記ブルーイング剤および蛍光染料以外の染料としては、ペリレン系染料、クマリン系染料、チオインジゴ系染料、アンスラキノン系染料、チオキサントン系染料、紺青等のフェロシアン化物、ペリノン系染料、キノリン系染料、キナクリドン系染料、ジオキサジン系染料、イソインドリノン系染料、およびフタロシアニン系染料などを挙げることができる。更に本発明の樹脂組成物はメタリック顔料を配合してより良好なメタリック色彩を得ることもできる。メタリック顔料としては、各種板状フィラーに金属被膜または金属酸化物被膜を有するものが好適である。
上記の染顔料の含有量は、100重量部のA成分を基準として、0.00001〜1重量部が好ましく、0.00005〜0.5重量部がより好ましい。
(vi)その他の熱安定剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、上記のリン系安定剤およびヒンダードフェノール系酸化防止剤以外の他の熱安定剤を配合することもできる。かかるその他の熱安定剤は、これらの安定剤および酸化防止剤のいずれかと併用されることが好ましく、特に両者と併用されることが好ましい。かかる他の熱安定剤としては、例えば3−ヒドロキシ−5,7−ジ−tert−ブチル−フラン−2−オンとo−キシレンとの反応生成物に代表されるラクトン系安定剤(かかる安定剤の詳細は特開平7−233160号公報に記載されている)が好適に例示される。かかる化合物はIrganox HP−136(商標、CIBA SPECIALTY CHEMICALS社製)として市販され、該化合物を利用できる。更に該化合物と各種のホスファイト化合物およびヒンダードフェノール化合物を混合した安定剤が市販されている。例えば上記社製のIrganox HP−2921が好適に例示される。本発明においてもかかる予め混合された安定剤を利用することもできる。ラクトン系安定剤の配合量は、100重量部のA成分を基準として、好ましくは0.0005〜0.05重量部、より好ましくは0.001〜0.03重量部である。
(vii)熱線吸収能を有する化合物
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には熱線吸収能を有する化合物を含有することができる。かかる化合物の配合されたポリカーボネート樹脂組成物は、室内の高温化を抑制することができる。かかるポリカーボネート樹脂組成物は、特に車両用樹脂窓ガラスや樹脂窓サッシガラスの用途において好適である。
かかる化合物としてはフタロシアニン系近赤外線吸収剤、ATO、ITO、酸化イリジウムおよび酸化ルテニウムなどの金属酸化物系近赤外線吸収剤、ホウ化ランタン、ホウ化セリウムおよびホウ化タングステンなどの金属ホウ化物系近赤外線吸収剤などの近赤外吸収能に優れた各種の金属化合物、ならびに炭素フィラーが好適に例示される。かかるフタロシアニン系近赤外線吸収剤としてはたとえば三井化学(株)製MIR−362が市販され容易に入手可能である。炭素フィラーとしてはカーボンブラック、グラファイト(天然、および人工のいずれも含み、さらにウイスカーも含む)、カーボンファイバー(気相成長法によるものを含む)、カーボンナノチューブ、およびフラーレンなどが例示され、好ましくはカーボンブラックおよびグラファイトである。これらは単体または2種以上を併用して使用することができる。フタロシアニン系近赤外線吸収剤の含有量は、100重量部のA成分を基準として0.0005〜0.2重量部が好ましく、0.0008〜0.1重量部がより好ましく、0.001〜0.07重量部がさらに好ましい。金属酸化物系近赤外線吸収剤、金属ホウ化物系近赤外線吸収剤および炭素フィラーの含有量は、本発明の樹脂組成物中、0.1〜200ppm(重量割合)の範囲が好ましく、0.5〜100ppmの範囲がより好ましい。
(viii)光拡散剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、透明性および色相に優れることから更に光拡散剤を配合することにより、良好な色相および光拡散性を有する樹脂組成物を提供することができる。かかる光拡散剤としては高分子微粒子(好適には粒径数μmのアクリル架橋粒子およびシリコーン架橋粒子など)、低屈折率の無機微粒子、およびこれらの複合物等が例示される。その形状は球形(完全球である必要はなく変形しているものを含む)、円盤形、柱形(立方体を含む)、および不定形などが例示される。光拡散剤は、球形が一般的で入手容易であることから好ましく、その粒径は均一であるほど好ましい。光拡散剤の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して好ましくは0.005〜20重量部、より好ましくは0.01〜10重量部、更に好ましくは0.01〜3重量部である。尚、光拡散剤は2種以上を併用することができる。
(ix)光高反射用白色顔料
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、透明性および色相に優れることから更に光高反射用白色顔料を配合することにより、良好な色相および光反射性を有する樹脂組成物を提供することができる。白色顔料としては二酸化チタン(特にシリコーンなど有機表面処理剤により処理された二酸化チタン)顔料が特に好ましい。かかる光高反射用白色顔料の量は、A成分のポリカーボネート樹脂100重量部に対して1〜25重量部が好ましく、2〜20重量%がより好ましい。尚、光高反射用白色顔料は2種以上を併用することができる。
(x)難燃剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、ポリカーボネート樹脂の難燃剤として知られる各種の化合物が配合されてよい。
かかる難燃剤としては、(i)上記B成分以外の有機金属塩系難燃剤(例えば有機スルホン酸アルカリ(土類)金属塩、ホウ酸金属塩系難燃剤、および錫酸金属塩系難燃剤など)、(ii)シリコーン化合物からなるシリコーン系難燃剤、並びに(iii)ハロゲン系難燃剤(例えば、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(オリゴマーを含む)、臭素化ポリアクリレート、および塩素化ポリエチレンなど)等が挙げられる。
(x−i)有機金属塩系難燃剤
有機金属塩系難燃剤は、耐熱性がほぼ維持されると共に少なからず帯電防止性を付与できる点で有利である。本発明において最も有利に使用される有機金属塩系難燃剤は、含フッ素有機金属塩化合物である。本発明の含フッ素有機金属塩化合物とは、フッ素置換された炭化水素基を有する有機酸からなるアニオン成分と金属イオンからなるカチオン成分からなる金属塩化合物をいう。より好適な具体例としては、フッ素置換有機スルホン酸の金属塩、フッ素置換有機硫酸エステルの金属塩、およびフッ素置換有機リン酸エステルの金属塩が例示される。含フッ素有機金属塩化合物は1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。その中でも好ましいのはフッ素置換有機スルホン酸の金属塩であり、とくに好ましいのはパーフルオロアルキル基を有するスルホン酸の金属塩である。ここでパーフルオロアルキル基の炭素数は、1〜18の範囲が好ましく、1〜10の範囲がより好ましく、更に好ましくは1〜8の範囲である。
有機金属塩系難燃剤の金属イオンを構成する金属は、アルカリ金属あるいはアルカリ土類金属であり、アルカリ金属としてはリチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよびセシウムが挙げられ、アルカリ土類金属としては、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよびバリウムが挙げられる。より好適にはアルカリ金属である。したがって好適な有機金属塩系難燃剤は、パーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩である。かかるアルカリ金属の中でも、透明性の要求がより高い場合にはルビジウムおよびセシウムが好適である一方、これらは汎用的でなくまた精製もし難いことから、結果的にコストの点で不利となる場合がある。一方、コストや難燃性の点で有利であるがリチウムおよびナトリウムは逆に透明性の点で不利な場合がある。これらを勘案してパーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩中のアルカリ金属を使い分けることができるが、いずれの点においても特性のバランスに優れたパーフルオロアルキルスルホン酸カリウム塩が最も好適である。かかるカリウム塩と他のアルカリ金属からなるパーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩とを併用することもできる。
かかるパーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩としては、トリフルオロメタンスルホン酸カリウム、パーフルオロブタンスルホン酸カリウム、パーフルオロヘキサンスルホン酸カリウム、パーフルオロオクタンスルホン酸カリウム、ペンタフルオロエタンスルホン酸ナトリウム、パーフルオロブタンスルホン酸ナトリウム、パーフルオロオクタンスルホン酸ナトリウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、パーフルオロブタンスルホン酸リチウム、パーフルオロヘプタンスルホン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸セシウム、パーフルオロブタンスルホン酸セシウム、パーフルオロオクタンスルホン酸セシウム、パーフルオロヘキサンスルホン酸セシウム、パーフルオロブタンスルホン酸ルビジウム、およびパーフルオロヘキサンスルホン酸ルビジウム等が挙げられ、これらは1種もしくは2種以上を併用して使用することができる。これらの中で特にパーフルオロブタンスルホン酸カリウムが好ましい。
上記の含フッ素有機金属塩はイオンクロマトグラフィー法により測定した弗化物イオンの含有量が好ましくは50ppm以下、より好ましくは20ppm以下、更に好ましくは10ppm以下である。弗化物イオンの含有量が低いほど、難燃性や耐光性が良好となる。弗化物イオンの含有量の下限は実質的に0とすることも可能であるが、精製工数と効果との兼ね合いから実用的には0.2ppm程度が好ましい。かかる弗化物イオンの含有量のパーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩は例えば次のように精製される。パーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩を、該金属塩の2〜10重量倍のイオン交換水に、40〜90℃(より好適には60〜85℃)の範囲において溶解させる。該パーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩は、パーフルオロアルキルスルホン酸をアルカリ金属の炭酸塩または水酸化物で中和する方法、もしくはパーフルオロアルキルスルホニルフルオライドをアルカリ金属の炭酸塩または水酸化物で中和する方法により(より好適には後者の方法により)生成される。また該イオン交換水は、特に好適には電気抵抗値が18MΩ・cm以上である水である。金属塩を溶解した液を上記温度下で0.1〜3時間、より好適には0.5〜2.5時間撹拌する。その後該液を0〜40℃、より好適に10〜35℃の範囲に冷却する。冷却により結晶が析出する。析出した結晶をろ過によって取り出す。これにより好適な精製されたパーフルオロアルキルスルホン酸アルカリ金属塩が製造される。
含フッ素有機金属塩化合物の配合量は、100重量部のA成分を基準として好ましくは0.005〜0.6重量部、より好ましくは0.005〜0.2重量部、更に好ましくは0.008〜0.13重量部である。かかる好ましい範囲であるほど含フッ素有機金属塩の配合により期待される効果(例えば難燃性や帯電防止性など)が発揮されると共に、ポリカーボネート樹脂組成物の耐光性に与える悪影響も少なくなる。
(x−ii)シリコーン系難燃剤
本発明のシリコーン系難燃剤として使用されるシリコーン化合物は、燃焼時の化学反応によって難燃性を向上させるものである。該化合物としては従来芳香族ポリカーボネート樹脂の難燃剤として提案された各種の化合物を使用することができる。シリコーン化合物はその燃焼時にそれ自体が結合してまたは樹脂に由来する成分と結合してストラクチャーを形成することにより、または該ストラクチャー形成時の還元反応により、ポリカーボネート樹脂に難燃効果を付与するものと考えられている。したがってかかる反応における活性の高い基を含んでいることが好ましく、より具体的にはアルコキシ基およびハイドロジェン(即ちSi−H基)から選択された少なくとも1種の基を所定量含んでいることが好ましい。かかる基(アルコキシ基、Si−H基)の含有割合としては、0.1〜1.2mol/100gの範囲が好ましく、0.12〜1mol/100gの範囲がより好ましく、0.15〜0.6mol/100gの範囲が更に好ましい。かかる割合はアルカリ分解法より、シリコーン化合物の単位重量当たりに発生した水素またはアルコールの量を測定することにより求められる。尚、アルコキシ基は炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、特にメトキシ基が好適である。
一般的にシリコーン化合物の構造は、以下に示す4種類のシロキサン単位を任意に組み合わせることによって構成される。すなわち、
M単位:(CH3)3SiO1/2、H(CH3)2SiO1/2、H2(CH3)SiO1/2、(CH3)2(CH2=CH)SiO1/2、(CH3)2(C6H5)SiO1/2、(CH3)(C6H5)(CH2=CH)SiO1/2等の1官能性シロキサン単位、
D単位:(CH3)2SiO、H(CH3)SiO、H2SiO、H(C6H5)SiO、(CH3)(CH2=CH)SiO、(C6H5)2SiO等の2官能性シロキサン単位、
T単位:(CH3)SiO3/2、(C3H7)SiO3/2、HSiO3/2、(CH2=CH)SiO3/2、(C6H5)SiO3/2等の3官能性シロキサン単位、
Q単位:SiO2で示される4官能性シロキサン単位である。
シリコーン系難燃剤に使用されるシリコーン化合物の構造は、具体的には、示性式としてDn、Tp、MmDn、MmTp、MmQq、MmDnTp、MmDnQq、MmTpQq、MmDnTpQq、DnTp、DnQq、DnTpQqが挙げられる。この中で好ましいシリコーン化合物の構造は、MmDn、MmTp、MmDnTp、MmDnQqであり、さらに好ましい構造は、MmDnまたはMmDnTpである。
ここで、上記示性式中の係数m、n、p、qは各シロキサン単位の重合度を表す1以上の整数であり、各示性式における係数の合計がシリコーン化合物の平均重合度となる。この平均重合度は好ましくは3〜150の範囲、より好ましくは3〜80の範囲、更に好ましくは3〜60の範囲、特に好ましくは4〜40の範囲である。かかる好適な範囲であるほど難燃性において優れるようになる。更に後述するように芳香族基を所定量含むシリコーン化合物においては透明性や色相にも優れる。
またm、n、p、qのいずれかが2以上の数値である場合、その係数の付いたシロキサン単位は、結合する水素原子や有機残基が異なる2種以上のシロキサン単位とすることができる。
シリコーン化合物は、直鎖状であっても分岐構造を持つものであってもよい。またシリコン原子に結合する有機残基は炭素数1〜30、より好ましくは1〜20の有機残基であることが好ましい。かかる有機残基としては、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、およびデシル基などのアルキル基、シクロヘキシル基の如きシクロアルキル基、フェニル基の如きアリール基、並びにトリル基の如きアラルキル基を挙げることがでる。さらに好ましくは炭素数1〜8のアルキル基、アルケニル基またはアリール基である。アルキル基としては、特にはメチル基、エチル基、およびプロピル基等の炭素数1〜4のアルキル基が好ましい。
さらにシリコーン系難燃剤として使用されるシリコーン化合物はアリール基を含有することが好ましい。より好適には下記一般式(V)で示される芳香族基が含まれる割合(芳香族基量)が10〜70重量%(より好適には15〜60重量%)である。
(式(V)中、Xはそれぞれ独立にOH基、炭素数1〜20の一価の有機残基を示す。nは0〜5の整数を表わす。さらに式(V)中においてnが2以上の場合はそれぞれ互いに異なる種類のXを取ることができる。)
シリコーン系難燃剤として使用されるシリコーン化合物は、上記Si−H基およびアルコキシ基以外にも反応基を含有していてもよく、かかる反応基としては例えば、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基、およびメタクリロキシ基などが例示される。
Si−H基を有するシリコーン化合物としては、下記一般式(VI)および(VII)で示される構成単位の少なくとも一種以上を含むシリコーン化合物が好適に例示される。
(式(VI)および式(VII)中、Z
1〜Z
3はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の一価の有機残基、または下記一般式(VIII)で示される化合物を示す。α
1〜α
3はそれぞれ独立に0または1を表わす。m1は0もしくは1以上の整数を表わす。さらに式(VI)中においてm1が2以上の場合の繰返し単位はそれぞれ互いに異なる複数の繰返し単位を取ることができる。)
(式(VIII)中、Z
4〜Z
8はそれぞれ独立に水素原子、炭素数1〜20の一価の有機残基を示す。α
4〜α
8はそれぞれ独立に0または1を表わす。m2は0もしくは1以上の整数を表わす。さらに式(VIII)中においてm2が2以上の場合の繰返し単位はそれぞれ互いに異なる複数の繰返し単位を取ることができる。)
シリコーン系難燃剤に使用されるシリコーン化合物において、アルコキシ基を有するシリコーン化合物としては、例えば一般式(IX)および一般式(X)に示される化合物から選択される少なくとも1種の化合物があげられる。
(式(IX)中、β
1はビニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、並びに炭素数6〜12のアリール基およびアラルキル基を示す。γ
1、γ
2、γ
3、γ
4、γ
5、およびγ
6は炭素数1〜6のアルキル基およびシクロアルキル基、並びに炭素数6〜12のアリール基およびアラルキル基を示し、少なくとも1つの基がアリール基またはアラルキル基である。δ
1、δ
2、およびδ
3は炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。)
(式(X)中、β
2およびβ
3はビニル基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、並びに炭素数6〜12のアリール基およびアラルキル基を示す。γ
7、γ
8、γ
9、γ
10、γ
11、γ
12、γ
13およびγ
14は炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、並びに炭素数6〜12のアリール基およびアラルキル基を示し、少なくとも1つの基がアリール基またはアラルキルである。δ
4、δ
5、δ
6、およびδ
7は炭素数1〜4のアルコキシ基を示す。)
(x−iii)ハロゲン系難燃剤
本発明のハロゲン系難燃剤としては、臭素化ポリカーボネート(オリゴマーを含む)が特に好適である。臭素化ポリカーボネートは耐熱性に優れ、かつ大幅に難燃性を向上できる。本発明で使用する臭素化ポリカーボネートは、下記一般式(XI)で表される構成単位が全構成単位の少なくとも60モル%、好ましくは少なくとも80モル%であり、特に好ましくは実質的に下記一般式(XI)で表される構成単位からなる臭素化ポリカーボネート化合物である。
(式(XI)中、Xは臭素原子、Rは炭素数1〜4のアルキレン基、炭素数1〜4のアルキリデン基または−SO
2−である。)
また、かかる式(XI)において、好適にはRはメチレン基、エチレン基、イソプロピリデン基、−SO
2−、特に好ましくはイソプロピリデン基を示す。
臭素化ポリカーボネートは、残存するクロロホーメート基末端が少なく、末端塩素量が0.3ppm以下であることが好ましく、より好ましくは0.2ppm以下である。かかる末端塩素量は、試料を塩化メチレンに溶解し、4−(p−ニトロベンジル)ピリジンを加えて末端塩素(末端クロロホーメート)と反応させ、これを紫外可視分光光度計(日立製作所製U−3200)により測定して求めることができる。末端塩素量が0.3ppm以下であると、ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性がより良好となり、更に高温の成形が可能となり、その結果成形加工性により優れたポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
また臭素化ポリカーボネートは、残存する水酸基末端が少ないことが好ましい。より具体的には臭素化ポリカーボネートの構成単位1モルに対して、末端水酸基量が0.0005モル以下であることが好ましく、より好ましくは0.0003モル以下である。末端水酸基量は、試料を重クロロホルムに溶解し、1H−NMR法により測定して求めることができる。かかる末端水酸基量であると、ポリカーボネート樹脂組成物の熱安定性が更に向上し好ましい。
臭素化ポリカーボネートの比粘度は、好ましくは0.015〜0.1の範囲、より好ましくは0.015〜0.08の範囲である。臭素化ポリカーボネートの比粘度は、前述した本発明のA成分であるポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量を算出するに際し使用した上記比粘度の算出式に従って算出されたものである。
(xi)滴下防止剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、滴下防止剤を含むことができる。かかる滴下防止剤を上記難燃剤と併用することにより、より良好な難燃性を得ることができる。かかる滴下防止剤としては、フィブリル形成能を有する含フッ素ポリマーを挙げることができ、かかるポリマーとしてはポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン系共重合体(例えば、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体、など)、米国特許第4379910号公報に示されるような部分フッ素化ポリマー、フッ素化ジフェノールから製造されるポリカーボネート樹脂などを挙げることかできるが、好ましくはポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと称することがある)である。
フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン(フィブリル化PTFE)は極めて高い分子量を有し、せん断力などの外的作用によりPTFE同士を結合して繊維状になる傾向を示すものである。その数平均分子量は、150万〜数千万の範囲である。かかる下限はより好ましくは300万である。かかる数平均分子量は、特開平6−145520号公報に開示されているとおり、380℃でのポリテトラフルオロエチレンの溶融粘度に基づき算出される。即ち、フィブリル化PTFEは、かかる公報に記載された方法で測定される380℃における溶融粘度が107〜1013poiseの範囲であり、好ましくは108〜1012poiseの範囲である。
かかるPTFEは、固体形状の他、水性分散液形態のものも使用可能である。またかかるフィブリル形成能を有するPTFEは樹脂中での分散性を向上させ、更に良好な難燃性および機械的特性を得るために他の樹脂との混合形態のPTFE混合物を使用することも可能である。また、特開平6−145520号公報に開示されているとおり、かかるフィブリル化PTFEを芯とし、低分子量のポリテトラフルオロエチレンを殻とした構造を有するものも好ましく利用される。
フィブリル化PTFEの市販品としては例えば三井・デュポンフロロケミカル(株)のテフロン(登録商標)6J、ダイキン化学工業(株)のポリフロンMPA FA500、F−201Lなどを挙げることができる。フィブリル化PTFEの水性分散液の市販品としては、旭アイシーアイフロロポリマーズ(株)製のフルオンAD−1、AD−936、ダイキン工業(株)製のフルオンD−1、D−2、三井・デュポンフロロケミカル(株)製のテフロン(登録商標)30Jなどを代表として挙げることができる。
混合形態のフィブリル化PTFEとしては、(1)フィブリル化PTFEの水性分散液と有機重合体の水性分散液または溶液とを混合し共沈殿を行い共凝集混合物を得る方法(特開昭60−258263号公報、特開昭63−154744号公報などに記載された方法)、(2)フィブリル化PTFEの水性分散液と乾燥した有機重合体粒子とを混合する方法(特開平4−272957号公報に記載された方法)、(3)フィブリル化PTFEの水性分散液と有機重合体粒子溶液を均一に混合し、かかる混合物からそれぞれの媒体を同時に除去する方法(特開平06−220210号公報、特開平08−188653号公報などに記載された方法)、(4)フィブリル化PTFEの水性分散液中で有機重合体を形成する単量体を重合する方法(特開平9−95583号公報に記載された方法)、および(5)PTFEの水性分散液と有機重合体分散液を均一に混合後、更に該混合分散液中でビニル系単量体を重合し、その後混合物を得る方法(特開平11−29679号などに記載された方法)により得られたものが使用できる。これらの混合形態のフィブリル化PTFEの市販品としては、三菱レイヨン(株)の「メタブレン A3800」(商品名)、およびGEスペシャリティーケミカルズ社製 「BLENDEX B449」(商品名)などが例示される。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物が有する良好な色相や透明性をより有効に活用するためには、上記フィブリル化PTFEはできる限り微分散されることが好ましい。かかる微分散を達成する手段として、上記混合形態のフィブリル化PTFEは有利である。また水性分散液形態のものを溶融混練機に直接供給する方法も微分散には有利である。但し水性分散液形態のものはやや色相が悪化する点に配慮を要する。混合形態におけるフィブリル化PTFEの割合としては、かかる混合物100重量%中、フィブリル化PTFEが10〜80重量%が好ましく、より好ましくは15〜75重量%である。フィブリル化PTFEの割合がかかる範囲にある場合は、フィブリル化PTFEの良好な分散性を達成することができる。
フィブリル化PTFEのポリカーボネート樹脂組成物中の含有量は、100重量部のA成分を基準として好ましくは0.001〜1重量部、より好ましくは0.1〜0.7重量部である。
(xii)酸性度調整剤
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、低分子のまたはポリマー状のカルボン酸化合物や無水カルボン酸化合物からなる酸性度調整剤を配合することができる。B成分およびD成分、特にB成分は、通常ポリカーボネート樹脂が溶融加工される温度領域において熱分解反応や酸化反応により少なからず分解する。さらに、分解反応により生成した副生物の中には、着色物並びにポリカーボネート樹脂と副反応を起こす物質が存在するため、加熱溶融して成形したり、成形品に熱履歴が生じると成形品の変色による色相悪化や分子量低下などが起こる場合がある。色相悪化や分子量低下などは高温であるほど生じやすいが、特に、塩基性雰囲気になるとスルホン酸基への求核反応が起こり易くなるため、容易にこれら帯電防止剤の分解が起こると考えられる。かかる分解を抑制するには、樹脂組成物に上記の如く酸性度調整剤を添加し、樹脂酸性度を調整する方法がよい。酸性度調整剤は、弱酸性領域にpk(酸の解離定数の逆数の対数)を持つ化合物であり、中でも好ましいpkの範囲は4〜7、特に好ましくは4.5〜5.5である。低分子の酸性度調整剤としては、酢酸、プロピオン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、およびアラキジン酸などの脂肪族モノカルボン酸、シュウ酸、マロン酸、およびコハク酸などの脂肪族ジカルボン酸、無水酢酸および無水コハク酸などの脂肪族カルボン酸の酸無水物、安息香酸の如き芳香族モノカルボン酸、並びにイソフタル酸の如き芳香族ジカルボン酸などが例示される。ポリマー状の酸性度調整剤としては、例えばスチレン−アクリル酸共重合体、およびスチレン−無水マレイン酸共重合体などが例示される。かかるカルボン酸化合物や無水カルボン酸化合物は上記求核分解反応の抑制に働くだけでなく、帯電防止剤の分解副生物と考えられるベンゼンスルホン酸誘導体とエステル様構造を形成し安定化する可能性も考えられ、更なる副反応によるポリカーボネート樹脂や帯電防止剤の分解を抑制する効果もあると考えられる。上記酸性度調整剤の量は、A成分100重量部あたり、0.0001〜1重量部が好ましく、0.001〜0.5重量部がより好ましい。酸性度調整剤の配合により、本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物は、更に高温の成形条件においても目的とする良好な特性を発揮することができる。
(xiii)強化フィラー
本発明のポリカーボネート樹脂組成物には、強化フィラーとして公知の各種充填材を配合することができる。本発明のポリカーボネート樹脂組成物は良好な色相、透明性を有することから、適切な強化フィラーの配合により色相の良好なポリカーボネート樹脂組成物を得ることができる。かかる強化フィラーとしては白色度の高い珪酸塩鉱物系フィラーもしくはガラス系フィラーが好ましい。かかる珪酸塩鉱物系フィラーとしてはタルク、マスコバイトマイカ、合成フッ素マイカ、スメクタイト、およびワラストナイトが好適に例示される。ガラス系フィラーとしてはガラス繊維、ガラスフレーク、およびガラスミルドファイバーなどが例示される。珪酸塩鉱物系フィラーおよびガラス系フィラーは、これらの表面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、および酸化ケイ素などの金属酸化物コートされたフィラーも利用できる。
上記強化フィラーは、予め各種の表面処理剤で表面処理されていてもよい。かかる表面処理剤としては、シランカップリング剤(アルキルアルコキシシランやポリオルガノハイドロジェンシロキサンなどを含む)、高級脂肪酸エステル、酸化合物(例えば、亜リン酸、リン酸、カルボン酸、およびカルボン酸無水物など)並びにワックスなどの各種表面処理剤で表面処理されていてもよい。さらに各種樹脂、高級脂肪酸エステル、およびワックスなどの集束剤で造粒し顆粒状とされていてもよい。
強化フィラーは100重量部のA成分を基準として100重量部を上限として配合できる。かかる上限は好ましくは25重量部、より好ましくは20重量部である。
(xiv)上記以外のその他の成分
本発明のポリボネート樹脂組成物およびその成形品には、B成分〜G成分および上記各成分以外にも、本発明の目的を損なわない範囲において、他の熱可塑性樹脂、無機系蛍光体(例えばアルミン酸塩を母結晶とする蛍光体)、流動改質剤、結晶核剤、無機および有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤(例えば微粒子酸化チタン、微粒子酸化亜鉛)、およびフォトクロミック剤などの各種公知の樹脂用添加剤が含まれていてもよい。
他の熱可塑性樹脂としては、例えば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などのポリエステル樹脂(D成分を除く)、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS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)、ポリメタクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂が挙げられる。また、エラストマーとしては、例えばイソブチレン/イソプレンゴム、スチレン/ブタジエンゴム、エチレン/プロピレンゴム、アクリル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、並びにコアシェル型のエラストマーであるMBS(メタクリル酸メチル/スチレン/ブタジエン)ゴムおよびMAS(メタクリル酸メチル/アクリロニトリル/スチレン)ゴムなどが挙げられる。
<樹脂組成物の製造方法について>
本発明のポリカーボネート樹脂組成物の製造に当たっては、その製造方法は特に限定されるものではない。しかしながらその成形品においてポリカーボネート樹脂中に帯電防止剤が均質に分散することが重要であることから、本発明の樹脂組成物は、A成分〜G成分、およびそれ以外の成分を溶融混練することにより製造されることが好ましい。
上記溶融混練の具体的方法としては、バンバリーミキサー、混練ロール、および押出機などを挙げることができ、中でも混練効率の点から押出機が好ましく、更に二軸押出機などの多軸押出機が好ましい。かかる二軸押出機においてより好ましい態様は次の通りである。スクリュー形状は1条、2条、および3条のネジスクリューを使用することができ、特に溶融樹脂の搬送能力やせん断混練能力の両方の適用範囲が広い2条ネジスクリューが好ましく使用できる。二軸押出機におけるスクリューの長さ(L)と直径(D)との比(L/D)は、20〜45が好ましく、更に28〜42が好ましい。L/Dが大きい方が均質な分散が達成されやすい一方、大きすぎる場合には熱劣化により樹脂の分解が起こりやすい。スクリューには混練性を上げるためのニーディングディスクセグメント(またはそれに相当する混練セグメント)から構成された混練ゾーンを1個所以上有することが必要であり、1〜3箇所有することが好ましい。
更に押出機としては、原料中の水分や、溶融混練樹脂から発生する揮発ガスを脱気できるベントを有するものが好ましく使用できる。ベントからは発生水分や揮発ガスを効率よく押出機外部へ排出するための真空ポンプが好ましく設置される。また押出原料中に混入した異物などを除去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに設置し、異物を樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェンジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルターなど)などを挙げることができる。
更に帯電防止剤の押出機への供給方法は特に限定されないが、本発明において使用される帯電防止剤は比較的粘稠な液体である場合もあることから、そのような場合には以下の方法も好ましい。(i)帯電防止剤を加温して粘度を低下させ、液注装置を用いて精度よく押出機中に供給する方法。(ii)帯電防止剤とポリカーボネート樹脂粉末とをヘンシェルミキサー(スーパーミキサーを含む)の如き混合機を用いて予備混合した後、押出機に供給する方法。(iii)帯電防止剤とポリカーボネート樹脂とを予め溶融混練してマスターペレット化する方法。
上記(ii)の方法の1つは、必要な原材料を全て予備混合して押出機に供給する方法である。また他の方法は、帯電防止剤が高濃度に配合されたマスター剤を作成し、該マスター剤を独立にまたは残りのポリカーボネート樹脂等と更に予備混合した後、押出機に供給する方法である。尚、該マスター剤は、粉末形態および該粉末を圧縮造粒などした形態のいずれも選択できる。また他の予備混合の手段は、例えばナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー(スーパーミキサーを含む)、メカノケミカル装置、および押出混合機などがあるが、ヘンシェルミキサーの如き高速撹拌型の混合機が好ましい。更に他の予備混合の方法は、例えばポリカーボネート樹脂と帯電防止剤とを溶媒中に均一分散させた溶液とした後、該溶媒を除去する方法である。
二軸押出機より押出された樹脂は、直接切断してペレット化するか、またはストランドを形成した後かかるストランドをペレタイザーで切断してペレット化される。本発明の樹脂組成物は帯電防止性を有するため、該ペレットに埃が付着する割合が低減されている。しかしながら更に外部の埃などの影響を低減する必要がある場合には、押出機周囲の雰囲気を清浄化することが好ましい。
上記の如く押出された樹脂は、直接切断してペレット化するか、またはストランドを形成した後かかるストランドをペレタイザーで切断してペレット化される。得られたペレットの形状は、円柱、角柱、および球状など一般的な形状を取り得るが、より好適には円柱である。かかる円柱の直径は好ましくは1〜5mm、より好ましくは1.5〜4mm、さらに好ましくは2〜3.3mmである。一方、円柱の長さは好ましくは1〜30mm、より好ましくは2〜5mm、さらに好ましくは2.5〜3.5mmである。
<本発明の樹脂組成物からなる成形品について>
上記の如く得られた本発明のポリカーボネート樹脂組成物は通常上記の如く製造されたペレットを射出成形して各種製品を製造することができる。かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体の注入によるものを含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などの射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また成形はコールドランナー方式およびホットランナ方式のいずれも選択することができる。
また本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、押出成形により各種異形押出成形品、シート、およびフィルムなどの形で使用することもできる。またシート、フィルムの成形にはインフレーション法や、カレンダー法、およびキャスティング法なども使用可能である。さらに特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。また本発明のポリカーボネート樹脂組成物を回転成形やブロー成形などにより成形品とすることも可能である。
これによりポリカーボネート樹脂の持つ透明性、耐熱性、機械的強度を保持した帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物の成形品が提供される。即ち、本発明によれば、A成分100重量部に対しB成分0.01〜4重量部、C成分0.001〜1重量部、更に好適にはD成分0.01〜5重量部、より更に好適にはE成分0.01〜2重量部、F成分0.01〜2重量部、G成分0.01〜2重量部を配合してなる帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物を溶融成形した成形品が提供される。また本発明によればA成分100重量部に対しB成分0.01〜4重量部、C成分0.001〜1重量部、D成分0.01〜5重量部、E成分0.01〜2重量部、F成分0.01〜2重量部、G成分0.01〜2重量部、並びに帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物中0.05〜3.0ppm(重量割合)のブルーイング剤を配合してなる帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物を溶融成形した色相に著しく優れた成形品が提供される。
上述の如く本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物は色相および透明性に優れ、この結果極めて良好な色相および透明性の成形品を得ることが可能となる。より具体的には、0.03μm以下の算術平均粗さ(Ra)を有する厚み2mmの平滑平板において、JIS K7105で測定されたヘーズが0.1〜1%であること(より好ましくは0.1〜0.5%であること)を満足する帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。また、0.03μm以下の算術平均粗さ(Ra)を有する厚み2mmの平滑平板を、温度23℃、相対湿度50%の環境にて1週間状態調整し、スタティック・オネストメータにて温度23℃、相対湿度50%、印加電圧10kV、電極−試料間距離20mmの条件で測定した半減期が200秒以下(好ましくは180秒以下、より好ましくは150以下)であることを満足する請求項1〜11のいずれか1項に記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。更には好適には、該樹脂組成物からシリンダ温度310℃、金型温度80℃で成形された厚み2mmの成形板を、ASTM E1925に基づき測定することにより算出されるYI値が0〜2の範囲であることを更に満足する帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物が提供される。
かかるヘーズ値、耐電圧半減期およびYI値を有する成形品を提供可能なポリカーボネート樹脂組成物は極めて良好な透明性、帯電防止性および色相を有し、殊にヘッドランプレンズやその他の自動車用透明部材において好適である。したがって本発明のかかる成形品は耐衝撃性などの機械的特性に優れるだけでなく、その質感においても優れた品質を有する。
本発明の成形品としては、各種車両用透明部材(ヘッドランプレンズ、ウィンカーランプレンズ、テールランプレンズ、樹脂窓ガラス、メーターカバーなど)、遊技機器用透明部材(遊技機(パチンコ機やゲーム機など)内部の装飾部品、およびその電子回路基板カバーやベースなど)、透明シート状部材(フィルム部材を含み、例えば樹脂窓ガラス(特に二重サッシ樹脂窓ガラスなどの建築用)、太陽電池カバー、ディスプレー装置用レンズ、屋外ミラー、メーターカバー、自動販売機のカバー、フラットディスプレー装置用カバー、およびタッチパネルなど)、および照明灯カバーなどが例示される。
更に本発明の帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物からなる成形品には、各種の表面処理を行うことが可能である。ここでいう表面処理とは、蒸着(物理蒸着、化学蒸着など)、メッキ(電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキなど)、塗装、コーティング、印刷などの樹脂成形品の表層上に新たな層を形成させるものであり、通常の芳香族ポリカーボネート樹脂に用いられる方法が適用できる。表面処理としては、具体的には、ハードコート、撥水・撥油コート、紫外線吸収コート、赤外線吸収コート、並びにメタライジング(蒸着など)などの各種の表面処理が例示される。ハードコートは特に好ましくかつ必要とされる表面処理である。