説明

難燃性ポリスチレン系樹脂の製造方法

【課題】難燃性、耐熱性、耐衝撃性に優れたポリスチレン系樹脂組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】ポリスチレン系樹脂(A)と、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と、有機難燃剤(C)とを含んでいる難燃性ポリスチレン系樹脂組成物の製造方法であって、(B)成分と(C)成分とを混練することによって混合物(B+C)を製造し、次に、混合物(B+C)を(A)成分と混練することによって均一混合物を得ることを特徴とする前記方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は難燃性ポリスチレン系樹脂の製造方法に関し、詳しくはUL−94規格V−0を満足するように、ポリスチレン系樹脂を含む樹脂を難燃化する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリスチレン系樹脂は、耐水性、耐薬品性、電気絶縁性、機械強度に優れ、しかも、成形加工も容易なことから、機械、電気機器、自動車部品など多くの用途に使用されている。
【0003】
これらの用途では、近年、安全性重視の観点から様々な要求がなされており、ポリスチレン系樹脂においては、高い難燃性を付与することが求められている。
【0004】
ポリスチレン系樹脂に難燃性を付与する方法としては、ハロゲン含有有機化合物、有機リン化合物、及び分子中にリンとハロゲンを同時に含有する化合物などの難燃剤を添加する方法が挙げられる。
【0005】
このような難燃性の評価方法としては、UL−94規格があり、ポリスチレン系樹脂においては、V−0レベルであることが求められている。上記V−0レベルを満足するためには、燃焼時において、樹脂の熱分解によって生成する低分子量炭化水素などの液体が、樹脂から滴下しないことが必要である。
【0006】
しかしながら、ポリスチレン系樹脂と難燃剤とを混練した樹脂では、燃焼時における上記低分子量炭化水素などの液体の滴下(以下、ドリップ現象と記載することがある)を防止することが困難である。
【0007】
例えば、特許文献1では、ポリスチレン系樹脂とポリカ−ボネ−ト系樹脂とを、難燃剤と共に混練することにより、上記V−0レベルを満足する樹脂組成物が得られることが開示されている。しかしながら、これらの樹脂組成物には、ポリスチレン系樹脂とポリカーボネート系樹脂とを均一に混合させるための相溶化剤を用いる必要があり、この相溶化剤を用いない場合には、耐熱性や耐衝撃性が低下してしまうという問題があった。
【0008】
また、特許文献2では、ゴム強化ポリスチレン系樹脂とポリカ−ボネ−ト系樹脂とを、難燃剤およびドリップ防止剤であるフルオロエチレン系重合体と共に混練することにより、上記V−0レベルを満足する樹脂組成物が得られることが開示されている。しかしながら、これらの樹脂組成物には、耐衝撃性を向上させるためにゴム状弾性体が用いられており、このゴム状弾性体を用いない場合には、耐衝撃性が低下してしまうという問題があった。
【0009】
【特許文献1】特開平10−310694号公報
【特許文献2】特開平11−310693号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
従って、本発明の課題は、難燃性、耐熱性、耐衝撃性に優れたポリスチレン系樹脂組成物の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
上記課題を解決するため、本発明は、
ポリエチレン系樹脂(A)(以下、(A)成分ともいう)と、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)成分ともいう)と、有機難燃剤(C)(以下、(C)成分ともいう)とを含んでいる難燃性ポリスチレン系樹脂の製造を提供する。該方法は、(B)成分と(C)成分とを混練することによって混合物(B+C)を製造し、次に、混合物(B+C)を(A)成分と混練することによって均一混合物を得ることを特徴とする前記方法。
【0012】
好ましい実施態様においては、(B)成分と(C)成分との配合割合は90/10〜50/50であり、混合物(B+C)と(A)成分との配合割合は90/10〜40/60である。ただし、(B)成分<(A)成分である。これら配合割合はいずれも重量基準である。
【0013】
好ましい実施態様においては、前記(B)成分の樹脂はポリカーボネート系樹脂である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、難燃化したポリスチレン系樹脂組成物の燃焼時のドリップ現象を防止するため、ポリスチレン系樹脂より高いTgを有する第2の樹脂とのブレンド樹脂に難燃剤を混練して難燃化するに際し、相溶化剤として第3の成分を配合する必要をなくすことができる。またはポリスチレン系樹脂とブレンドすべき第2の樹脂の配合量をポリスチレン系樹脂より少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
<ポリスチレン系樹脂(A)>
本発明に用いる、ポリスチレン系樹脂(A)は、スチレン骨格を有する芳香族ビニル化合物を公知の方法によって重合したものを含有するものである。
このようなスチレン骨格を有する芳香族ビニル化合物としては、例えば、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、p−t−ブチルスチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレン、1,1−ジフェニルエチレン、p−(N,N−ジエチルアミノエチル)スチレン、p−(N,N−ジエチルアミノメチル)スチレン、ビニルピリジン、ビニルナフタレン、ビニルスチレンなどが挙げられる。これらの化合物は、単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0016】
また、本発明に用いる、ポリスチレン系樹脂(A)は、上記スチレン骨格を有する芳香族ビニル化合物を用いて得られる重合体とゴム状重合体とを配合したものまたはこれらを共重合させたものである耐衝撃性ポリスチレン系樹脂(以下、HIPSと記載する場合がある)であってもよい。
【0017】
このようなゴム状重合体としては、例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−イソプレン共重合体、スチレン−イソブチレン−ブタジエン共重合体、ブタジエン−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、ブチルゴム、エチレン−プロピレンゴムなどのエチレン−α−オレフィン系共重合体、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴムなどのエチレン−α−オレフィン−ポリエン共重合体、シリコ−ンゴム、アクリル系ゴム、水素化スチレン−ブタジエン共重合体、水素化ブタジエン重合体などの水添ジエン系ゴムなどが挙げられる。
【0018】
なお、上記共重合体は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。また、これらは、単独で用いてもよく、2種以上の混合物を用いてもよい。
【0019】
本発明に用いる、ポリスチレン系樹脂(A)は、より高い耐衝撃性を付与できることから、耐衝撃性ポリスチレン系樹脂であることが好ましい。
【0020】
<ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)>
本発明に用いる、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)は、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂であればよく、例えば、ポリカ−ボネ−ト樹脂、芳香族ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。これらのうち、より高い耐熱性を付与できることから、ポリカ−ボネ−ト樹脂が好ましい。
【0021】
前記ポリカ−ボネ−ト樹脂は、公知の方法によって製造されるものであり、例えば、分子内に2つのフェノ−ル性水酸基を有する化合物と、ジフェニルカ−ボネ−ト、ジメチルカ−ボネ−ト、ホスゲン等の炭酸誘導体とを溶液法または溶融法で反応させることにより得られる。
【0022】
このような分子内に2つのフェノ−ル性水酸基を有する芳香族化合物としては、例えば、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(別名、ビスフェノ−ルA)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン、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)プロパンなどのビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカン、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)エ−テル、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)ケトンなどが挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
【0023】
これらのうち、ビス(4−ヒドロキシフェニル)アルカンが好ましい。
【0024】
<有機難燃剤(C)>
本発明に用いる、有機難燃剤(C)は、従来公知の難燃剤を使用することができる。このような化合物としては、ハロゲン含有化合物、有機リン化合物、及び分子中にリンとハロゲンを同時に含有する有機化合物などが挙げられる。
【0025】
ハロゲン含有化合物としては、例えば、2,4,6−トリス(モノブロモフェノキシ)トリアジン、2,4,6−トリス(ジブロモフェノキシ)トリアジン、2,4,6−トリス(トリブロモフェノキシ)トリアジンなどの臭素含有トリアジン化合物、トリス(2,3−ジブロモプロピル)シアヌレ−ト、トリス(2,3−ジブロモブチル)シアヌレ−ト、トリス(トリブロモネオペンチル)シアヌレ−ト、トリス(2,3−ブロモクロロプロピル)シアヌレ−トなどの臭素含有シアヌレート化合物、トリス(2,3−ジブロモプロピル)イソシアヌレ−ト、トリス(2,3−ジブロモブチル)イソシアヌレ−ト、トリス(トリブロモネオペンチル)イソシアヌレ−トなどの臭素含有イソシアヌレート化合物、テトラブロモビスフェノールAやジブロモビスフェノールAなどの臭素含有ビスフェノール化合物とエピクロルヒドリンとを反応させて得られる臭素含有エポキシオリゴマー、および、前記臭素含有エポキシオリゴマーと、エポキシ基に開環付加しうる官能基(例えば、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、イソシアネート基など)を1つ有する化合物とを反応させて得られる臭素含有エポキシオリゴマー開環付加物が挙げられる。
【0026】
有機リン化合物としては、例えば、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(2−エチルヘキシル)ホスフェート、トリブトキシエチルホスフェート、トリオレイルホスフェート、ジブチルホスフェート、モノブチルホスフェート、ジ(2−エチルヘキシル)ホスフェート、モノイソデシルホスフェート、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、ジシクロペンチルハイポジホスフェートなどの脂肪族リン酸エステル、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、トリス(イソプロピルフェニル)ホスフェート、トリス(o−フェニルフェニル)ホスフェート、トリス(p−フェニルフェニル)ホスフェート、トリナフチルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、ジ(イソプロピルフェニル)フェニルホスフェート、o−フェニルフェニルジクレジルホスフェート、ジピロカテコールハイポジホスフェート、メタフェニレン−ビス(ジキシレニルホスフェ−ト)などの芳香族リン酸エステル、ジフェニル(2−エチルヘキシル)ホスフェート、ジフェニル−2−アクリロイルオキシエチルホスフェート、ジフェニル−2−メタクリロイルオキシエチルホスフェート、フェニルネオペンチルホスフェート、ペンタエリスリトールジフェニルジホスフェート、エチルピロカテコールホスフェートなどの脂肪族−芳香族リン酸エステルなどが挙げられる。
【0027】
分子中にリンとハロゲンを同時に含有する有機化合物としては、例えば、トリス(2,3−ジブロモプロピル)ホスフェ−ト、トリス(2,3−ブロモクロロプロピル)ホスフェ−ト、トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェ−ト、ビス(2,3−ジブロモプロピル)−2,3−ジクロロプロピル−ホスフェ−ト、トリス(クロロプロピル)ホスフェート、トリス(ジクロロプロピル)ホスフェート、ハロゲン含有縮合リン酸エステルなどのハロゲン含有有機リン酸エステル化合物などが挙げられる。
【0028】
これらの難燃剤は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0029】
また、本発明に用いる、有機難燃剤(C)は、融点または軟化点が260℃以下であることが好ましい。融点または軟化点が260℃以下であることにより、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と混練する際に、より均一な混練物を得ることができ、得られる樹脂の難燃性、耐熱性、耐衝撃性をより向上させることができる。
【0030】
<製造方法>
本発明における樹脂組成物の製造方法は、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と有機難燃剤(C)とを混練して混合物(B+C)を作製する工程と、前記混合物(B+C)とポリスチレン系樹脂(A)とを混練する工程と含むものである。各工程における混練は、公知の方法を用いることができ、例えば、各原料を計量したものを、押出し機、ニ−ダ−、バンバリ−ミキサ−、加熱ロ−ルなどの混練機を用いて、150〜300℃にて混練することができる。なお、各工程における混練前に、各原料を、ス−パ−ミキサ−、ヘンシェルミキサ−、リボンブレンダ−、ス−パ−フロ−タ−などの混合機で予備混合することもできる。
【0031】
混合物(B+C)を作製する工程では、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と有機難燃剤(C)との配合割合(重量比)は、(B)/(C)=90/10〜50/50であることが好ましく、80/20〜50/50であることがより好ましい。上記範囲内とすることにより、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と有機難燃剤(C)とをより均一に混練することができる。
【0032】
また、混合物(B+C)とポリスチレン系樹脂(A)とを混練する工程では、混合物(B+C)とポリスチレン系樹脂(A)との配合割合(重量比)は、(B+C)/(A)=10/90〜60/40であることが好ましく、20/80〜55/45であることがより好ましい。上記範囲内とすることにより、ポリスチレン系樹脂(A)中に、混合物(B+C)をより均一に分散させることができる。ここで(B)<(A)でなければならない。
【0033】
<その他>
本発明の樹脂組成物には、難燃性をさらに向上させるために、難燃助剤を配合することができる。このような難燃助剤としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、酸化スズ、水酸化スズ、スズ酸亜鉛、ヒドロキシスズ酸亜鉛、酸化モリブデン、モリブデン酸アンモニウム、酸化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、ホウ酸亜鉛、メタホウ酸亜鉛、メタホウ酸バリウム等が挙げられる。これらの難燃助剤を配合する場合、混合物(B+C)を作製する工程、または、混合物(B+C)とポリスチレン系樹脂(A)とを混練する工程と同時であってもよく、本発明の樹脂組成物を作製したあとで配合してもよい。
【0034】
本発明の樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない程度に添加剤を配合することができる。このような添加剤としては、例えば、金属セッケン、グリセリンモノステアレ−ト、グリセリンモノ・ジステアレ−トなどの分散剤、ヒンダ−ドフェノ−ルや亜リン酸エステルなどの酸化防止剤、ジグリシジルビスフェノ−ルAや有機スズ化合物などの熱安定剤、ベンゾトリアゾ−ルなどの紫外線吸収剤、ベンゾエ−ト化合物やヒンダ−ドアミンなどの紫外線安定化剤、ガラス繊維やカ−ボン繊維などの耐衝撃改良剤、酸化チタンやカ−ボンブラックなどの着色剤、タルクやアエロジルなどの充填剤、シリコ−ン樹脂やフッ素含有樹脂などの滑剤およびドリップ防止剤、ベンジリデンソルビト−ルや有機酸アルミニウム塩などの結晶核剤、界面活性剤などの帯電防止剤、アゾジカルボンアミドや炭酸ナトリウムなどの発泡剤が挙げられる。これらの化合物を配合する場合、混合物(B+C)を作製する工程、または、混合物(B+C)とポリスチレン系樹脂(A)とを混練する工程と同時であってもよく、本発明の樹脂組成物を作製したあとで配合してもよい。
【実施例】
【0035】
以下に実施例および比較例について本発明を具体的に説明するが、本発明はこれによって限定するものではない。
【0036】
実施例および比較例に用いた原料は以下の通りである。
なお、各原料の融点または軟化点は、JIS K7121に準拠して測定した。(測定機器:DSC 8230(リガク社製))
【0037】
<ポリスチレン系樹脂(A)>
(A−1)
耐衝撃性ポリスチレン
(ガラス転移温度:102℃、商品名:ト−ヨ−スチロ−ル H650、東洋スチレン社製)

<ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)>
(B−1)
ビスフェノ−ルAポリカ−ボネ−ト樹脂
(粘度平均分子量:25000 、ガラス転移温度:148℃、商品名:タフロン A2500、出光興産社製)

<有機難燃剤(C)>
(C−1)
2,4,6−トリス−(2,4,6−トリブロモフェノキシ)トリアジン
(融点:232℃、商品名:ピロガ−ド SR−245、第一工業製薬社製)

(C−2)
テトラブロモビスフェノールAエポキシオリゴマ−
(軟化点:98〜101℃、商品名:TB−60、東都化成社製)

(C−3)
メタフェニレン−ビス(ジキシレニルホスフェ−ト)
(融点:96℃、商品名:PX−200、大八化学社製)

(C−4)
トリス(トリブロモネオペンチル)ホスフェート
(融点:181℃、商品名:CR−900、大八化学社製)

<難燃助剤>
(D−1)
三酸化アンチモン
(商品名:ピロガ−ドAN−800(T)、第一工業製薬社製)

<酸化防止剤>
(E−1)
IRGANOX B225(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製)
【0038】
<難燃性樹脂組成物の製造>
[実施例1〜5]
ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と有機難燃剤(C)とを、表1に記載の割合で計量した。これを、2軸押出機(KZW20−30MG、テクノベル社製)にて240℃で混練し、混合物(B+C)のペレットを作製した。続いて、この混合物(B+C)のペレットとポリスチレン系樹脂(A)とを2軸押出機(KZW20−30MG、テクノベル社製)にて230℃で混練し、樹脂組成物のペレットを製造した。なお、表1における製造方法(I)とは、本製造方法で製造したことを意味する。
【0039】
〔比較例1〜3〕
ポリスチレン系樹脂(A)と有機難燃剤(C)とを、表1の割合で計量した。これを、2軸押出機(KZW20−30MG、テクノベル社製)にて230℃で混練し、樹脂組成物のペレットを製造した。なお表1における製造方法(II)とは、本製造方法で製造したことを意味する。
【0040】
[比較例4〜6]
ポリスチレン系樹脂(A)と、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と、有機難燃剤(C)とを、表1に記載の割合で計量した。これを、2軸押出機(KZW20−30MG、テクノベル社製)にて230℃で混練し、樹脂組成物のペレットを製造した。なお、表1における製造方法(III)とは、本製造方法で製造したことを意味する。
【0041】
<試験片の作成>
各種試験片は、製造した樹脂組成物のペレットを用いて射出成型機(NN30、(株)新潟鉄工所社製)により各試験項目で使用する寸法の金型(型温:40℃)に射出成型することにより試験片を作製した。
【0042】
<試験項目と試験方法>
(1)難燃性試験
長さ127mm、幅12.7mm、厚さ3.2mmの試験片を用いて、UL−94垂直試験法に従って測定した。
(2)荷重たわみ温度(HDT)
長さ127mm、幅3.2mm、高さ12.7mmの試験片を用いて、JIS K−7191に準拠して行い、曲げ応力が1.8MPa、0.26mm変形に達した時の温度を測定した。(HDT TESTER 東洋精機製作所製)
(3)Izod衝撃試験
長さ64mm、厚さ12.7mm、幅6.4mmの試験片を用いて、JIS K−7110に従って、ノッチ付きの条件にて測定した。(Izod衝撃試験機 No.158 安田精機製作所製)
【0043】
【表1】

【0044】
表1から明らかなように、実施例1〜5で得られる樹脂は、難燃性、耐熱性、耐衝撃性に優れていることが分かる。
【0045】
一方、比較例1〜3のように、樹脂としてポリスチレン系樹脂(A)のみを用い、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)を用いない場合には、難燃性、耐熱性、耐衝撃性が低下することがわかる。
【0046】
また、比較例4〜6のように、ポリスチレン系樹脂(A)と、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)と、有機難燃剤(C)とを一度に混練した場合には、耐衝撃性が低下することが分かる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリスチレン系樹脂(A)(以下、(A)成分という)と、ポリスチレン系樹脂よりガラス転移温度が高い樹脂(B)(以下、(B)成分という)と、有機難燃剤(C)(以下、(C)成分という)とを含んでいる難燃性ポリスチレン系樹脂組成物の製造方法であって、(B)成分と(C)成分とを混練することによって混合物(B+C)を製造し、次に、混合物(B+C)を(A)成分と混練することによって均一混合物を得ることを特徴とする難燃性ポリスチレン系樹脂組成物の製造方法。
【請求項2】
(B)成分と(C)成分との配合割合が重量比で90/10〜50/50であり、そして混合物(B+C)と(A)成分との配合割合が重量比で90/10〜40/60である(ただし(B)成分<(A)成分(重量比)である。)請求項1の方法。
【請求項3】
(C)成分が、臭素含有有機化合物(C1)、有機リン化合物(C2)、または分子中にリンとハロゲンを同時に含有する化合物(C3)から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項1または2の方法。
【請求項4】
(B)成分がポリカーボネート樹脂である請求項1ないし3のいずれかの方法。
【請求項5】
請求項1ないし4のいずれかの方法によって製造された難燃性ポリスチレン系樹脂組成物。
【請求項6】
請求項5の難燃性ポリスチレン系樹脂組成物の成型物。

【公開番号】特開2009−280752(P2009−280752A)
【公開日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−136395(P2008−136395)
【出願日】平成20年5月26日(2008.5.26)
【出願人】(000003506)第一工業製薬株式会社 (491)
【Fターム(参考)】