特許 7546020 耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-28

(45)【発行日】2024-09-05

(54)【発明の名称】耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料

(51)【国際特許分類】

   C08L 67/02 20060101AFI20240829BHJP

   C08K 3/01 20180101ALI20240829BHJP

   C08K 3/016 20180101ALI20240829BHJP

   C08K 3/32 20060101ALI20240829BHJP

   C08K 5/09 20060101ALI20240829BHJP

   C08K 5/13 20060101ALI20240829BHJP

   C08K 5/3492 20060101ALI20240829BHJP

   C08K 5/524 20060101ALI20240829BHJP

   C08K 7/14 20060101ALI20240829BHJP

   C08K 9/06 20060101ALI20240829BHJP

   C08L 23/08 20060101ALI20240829BHJP

   C08L 33/14 20060101ALI20240829BHJP

   C08L 51/06 20060101ALI20240829BHJP

【ＦＩ】

C08L67/02

C08K3/01

C08K3/016

C08K3/32

C08K5/09

C08K5/13

C08K5/3492

C08K5/524

C08K7/14

C08K9/06

C08L23/08

C08L33/14

C08L51/06

【請求項の数】 8

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022155647

(22)【出願日】2022-09-29

(65)【公開番号】P2023098816

(43)【公開日】2023-07-11

【審査請求日】2022-09-29

(31)【優先権主張番号】110149359

(32)【優先日】2021-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】501296612

【氏名又は名称】南亞塑膠工業股▲分▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＮ ＹＡ ＰＬＡＳＴＩＣＳ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100195017

【弁理士】

【氏名又は名称】水間 章子

(72)【発明者】

【氏名】廖 ▲テ▼超

(72)【発明者】

【氏名】曹 俊哲

(72)【発明者】

【氏名】鄭 文瑞

(72)【発明者】

【氏名】劉 岳欣

【審査官】佐藤 のぞみ

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２１８３０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０１８４５２０５（ＣＮ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１３７７９７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０２０－５３３４３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０４４０３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００７／０７７７９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３３５０５４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０５２７７８６４（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０８Ｊ

Ｃ０８Ｋ

Ｃ０８Ｌ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＥＴ樹脂と、
核剤と、
難燃剤と、
酸化防止剤と、
桿状の充填及び強化材料と、
相溶化剤と、を含む、
耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料であって、
前記耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、前記ＰＥＴ樹脂の添加量は５８重量％から７２重量％であり、前記核剤の添加量は０．５重量％から２重量％であり、前記難燃剤の添加量は１０重量％から１８重量％であり、前記酸化防止剤の添加量は０．１重量％から１重量％であり、前記桿状の充填及び強化材料の添加量は１０重量％から１５重量％であり、前記相溶化剤の添加量は３重量％から６重量％であり、
前記難燃剤は、次亜リン酸塩とメラミンシアヌレート（ＭＣＡ）とを含み、前記次亜リン酸塩と前記メラミンシアヌレートの比率は、４：１から１：１である、耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項2】

前記ＰＥＴ樹脂は、バージンペレット又は環境に優しい再生ペレットを含む、請求項１に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項3】

前記核剤は、有機核剤、無機核剤、又はそれらの混合物を含む、請求項１に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項4】

前記有機核剤は、有機ナトリウム塩を含み、前記有機ナトリウム塩は、安息香酸ナトリウム、モンタン酸ナトリウム、又はエチレンメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を含む、請求項３に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項5】

前記無機核剤は、無機マイクロ・ナノ粉末を含み、前記無機マイクロ・ナノ粉末は、タルク、二酸化チタン、シリカ、又は炭酸カルシウムを含む、請求項３に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項6】

前記酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、複合系酸化防止剤、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項7】

前記桿状の充填及び強化材料は、シロキサン変性ガラス繊維を含む、請求項１に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【請求項8】

前記相溶化剤は、エチレンメチルアクリレートグリシジルメタクリレート共重合体(Ｅ－ＭＡ－ＧＭＡ)、ポリオレフィンエラストマーグラフトグリシジルメタクリレート(ＰＯＥ－ｇ－ＧＭＡ)、ポリエチレングラフトグリシジルメタクリレートグリセリド（ＰＥ－ｇ－ＧＭＡ）、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はポリエステル材料に関し、特に、耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料に関する。

【0002】

将来的に、市場は、次第に循環経済、エネルギー節約及び炭素削減の傾向につながるであろう。このような市場の傾向の下、低炭素再生材料の製品の導入は、将来の産業的発展の重要な目標である。再生材料の導入は、機械的特性及び加工性が影響を受けないことを前提としており、環境に優しい再生材料の導入は、プラスチックを削減し、世界規模でエネルギーを節約するという目標を達成することを促進するであろう。

【0003】

ＰＥＴポリエステル材料は、プラスチック材料の中で最も完成した再生産業チェーンを有する材料であり、そのリサイクル源は、プラスチックボトル、離型フィルム、産業フィルムなどを含む。固相重合及び鎖伸張変性を経て、再生ＰＥＴの機械的特性は、バージンＰＥＴと同等になり得る。しかしながら、その耐衝撃性、結晶化速度、剛性（曲げ弾性率）及び難燃性は、コンピューター部品、オフィスケーシング、及びバッテリー電気ケーシングなどのハイエンドの電子製品及び電気製品のニーズを満たすことができない。

【0004】

上記に基づいて、耐衝撃性、結晶化速度、剛性（曲げ弾性率）及び難燃性を効果的に改善する、耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の開発は、当業者が熱望している目標である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示は、ハロゲンフリー及び無毒の難燃性製品を得るために、リン系難燃剤及び窒素系難燃剤によってＰＥＴ材料の難燃性を改善する、耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料を提供する。混合及び変性技術により、ＰＥＴ材料の遅い結晶化速度、不十分な衝撃強度及び剛性の問題を改善することができるため、コンピューター部品、オフィスキャビネット、バッテリー及び電気ハウジング、コネクターなどの電子製品及び電気製品に使用することができる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示による耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料は、ＰＥＴ樹脂と、核剤と、難燃剤と、酸化防止剤と、桿状の充填及び強化材料と、相溶化剤とを含む。

【0007】

本開示の一実施形態において、耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、ＰＥＴ樹脂の添加量は５８重量％から７２重量％であり、核剤の添加量は０．５重量％から２重量％であり、難燃剤の添加量は１０重量％から１８重量％であり、酸化防止剤の添加量は０．１重量％から１重量％であり、桿状の充填及び強化材料の添加量は１０重量％から１５重量％であり、相溶化剤の添加量は３重量％から６重量％である。

【0008】

本開示の一実施形態において、ＰＥＴ樹脂は、バージンペレット又は環境に優しい再生ペレットを含む。環境に優しい再生ペレットの源は、ボトル、フィルム材料、布地、又は産業用の再生された環境に優しいポリエステルペレット（離型フィルムなど）のための再生ペレットを含む。

【0009】

本開示の一実施形態において、ＰＥＴ樹脂のインヘレント粘度（Ｉ．Ｖ．）は０．５５から１．０である。

【0010】

本開示の一実施形態において、核剤は、有機核剤、無機核剤、又はそれらの混合物を含む。

【0011】

本開示の一実施形態において、有機核剤は、有機ナトリウム塩を含み、有機ナトリウム塩は、安息香酸ナトリウム、モンタン酸ナトリウム、又はエチレンメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を含む。

【0012】

本開示の一実施形態において、無機核剤は、無機マイクロナノ粉末を含み、無機マイクロナノ粉末は、タルク、二酸化チタン、シリカ、又は炭酸カルシウムを含む。

【0013】

本開示の一実施形態において、難燃剤は、ハロゲンフリーの難燃剤であり、ハロゲンフリーの難燃剤は、窒素系難燃剤、リン系難燃剤、又はそれらの複合混合物を含む。

【0014】

本開示の一実施形態において、酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ハイブリッド系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、複合系酸化防止剤、又はそれらの組み合わせを含む。

【0015】

本開示の一実施形態において、桿状の充填及び強化材料は、シロキサン変性ガラス繊維を含む。

【0016】

本開示の一実施形態において、相溶化剤は、エチレンメチルアクリレートグリシジルメタクリレート共重合体（Ｅ－ＭＡ－ＧＭＡ）、ポリオレフィンエラストマーグラフトグリシジルメタクリレート（ＰＯＥ－ｇ－ＧＭＡ）、ポリエチレングラフトグリシジルメタクリレートグリセリド（ＰＥ－ｇ－ＧＭＡ)、又はそれらの組み合わせを含む。

【発明の効果】

【0017】

上記に基づいて、本開示は、ハロゲンフリー及び無毒の難燃性製品を得るために、リン系難燃剤及び窒素系難燃剤によってＰＥＴ材料の難燃性を改善する、耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料を提供する。混合及び変性技術により、ＰＥＴ材料の遅い結晶化速度、不十分な衝撃強度及び剛性の問題を改善することができるため、コンピューター部品、オフィスキャビネット、バッテリーハウジング及び電気ハウジング、コネクターなどの電子製品及び電気製品に使用することができる。さらに、本開示で使用されるＰＥＴ材料は、ＰＥＴバージン樹脂に加えて、環境に優しい再生ＰＥＴ（ＰＣＲ－ＰＥＴ）であり得、その機械的特性、難燃性特性及び加工性は、バージン樹脂と同等である。したがって、再生材料を取り込むという要件を達成することができる。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。ただし、これらの実施形態は一例であり、本開示はこれに限定されない。

【0019】

本明細書において、「ある数値から別の数値」で表される範囲は、明細書における範囲内の数値の全てを記載することを避けるための簡略化した表現である。したがって、特定の数値範囲の記載は、明細書における任意の数値及びそのより小さい数値範囲の場合と同様に、数値範囲内の任意の数値と、その数値範囲内の任意の数値によって定義されるより小さい数値範囲とをカバーするものである。

【0020】

本開示による耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料は、ＰＥＴ樹脂と、核剤と、難燃剤と、酸化防止剤と、桿状の充填及び強化材料と、相溶化剤とを含む。以下、上記成分について詳細に説明する。

【0021】

ＰＥＴ樹脂
本実施形態において、ＰＥＴ樹脂は、バージンペレット又は環境に優しい再生ペレットを含み得、環境に優しい再生ペレットの源は、再生材料の取り込みの必要性を達成するために、ボトル、フィルム材料、布地、又は産業用の再生された環境に優しいポリエステルペレット（離型フィルムなど）のための再生ペレットを含み得る。ただし、本開示はこれに限定されない。ＰＥＴ樹脂のインヘレント粘度は、例えば０．５５から１．０である。耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、ＰＥＴ樹脂の添加量は、例えば５８重量％から７２重量％である。

【0022】

核剤
本実施形態において、核剤は、有機核剤、無機核剤、又はそれらの混合物を含み得る。有機核剤は、有機ナトリウム塩を含み得、有機ナトリウム塩は、安息香酸ナトリウム、モンタン酸ナトリウム、又はエチレンメタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）を含み得る。無機核剤は、無機マイクロナノ粉末を含み得、無機マイクロナノ粉末は、タルク、二酸化チタン、シリカ、又は炭酸カルシウムを含み得る。耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、結晶性核剤の添加量は、例えば０．５重量％から２重量％であり、好ましくは１重量％から１．５重量％である。核剤を添加すると、ＰＥＴ材料の結晶化及び固化の速度が上昇し、それによって加工性が改善する。

【0023】

難燃剤
本実施形態において、ＲｏＨＳの及び製品のハロゲンフリーの要求を満たすために、難燃剤はハロゲンフリー難燃剤である。ハロゲンフリーの難燃剤は、窒素系難燃剤、リン系難燃剤、又はそれらの複合混合物を含み得る。リン系難燃剤は、ビスリン酸ペンタエリトリトールメラミン塩（ＭＰＰ）、ポリリン酸アンモニウム（ＡＰＰ）、トルエンキシリルリン酸塩、又は次亜リン酸塩を含み得る。窒素系難燃剤は、メラミンシアヌレート（ＭＣＡ）、メラミン等を含み得る。より具体的には、次亜リン酸塩とメラミンシアヌレート（ＭＣＡ）との化合物の効果がより良い。次亜リン酸塩とメラミンシアヌレート(ＭＣＡ)の比率は、４：１から１：１であり、最良の比率は、例えば２：１である。耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、難燃剤の添加量は、例えば１０重量％から１８重量％である。難燃剤は、表面上での炭化によるＰＥＴの燃焼を抑制して、難燃性特性を改善することができる。

【0024】

酸化防止剤
本実施形態において、酸化防止剤は、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、フェノール系酸化防止剤、ハイブリッド系酸化防止剤、ホスファイト系酸化防止剤、複合系酸化防止剤、又はそれらの組み合わせを含み得る。耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、酸化防止剤の添加量は、例えば０．１重量％から１重量％である。酸化防止剤は、材料の耐熱性と加工性とを改善することができる。

【0025】

桿状の充填及び強化材料
本実施形態において、桿状の充填及び強化材料は、シロキサン変性ガラス繊維を含み得る。表面がシロキサンで変性され、相溶性が改善する。ガラス繊維の直径は、例えば、１０μｍから１３μｍであり、カットストランドの長さは、例えば、３ｍｍから４ｍｍである。耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、桿状の充填及び強化材料の添加量は、例えば１０重量％から１５重量％である。桿状の充填及び強化材料は、材料の衝撃強度及び剛性を効果的に改善することができ、物理的性質の改善効果は、桿状の充填及び強化材料の分散度に直接的に関係している。したがって、ＰＥＴ中の桿状の充填及び強化材料の分散性を改善するために、ＧＭＡでグラフトされた相溶化剤を同時に導入する必要がある。

【0026】

相溶加剤
本実施形態において、相溶化剤は、エチレンメチルアクリレートグリシジルメタクリレート共重合体（Ｅ－ＭＡ－ＧＭＡ）、ポリオレフィンエラストマーグラフトグリシジルメタクリレート（ＰＯＥ－ｇ－ＧＭＡ）、ポリエチレングラフトグリシジルメタクリレートグリセリド（ＰＥ－ｇ－ＧＭＡ）、又はそれらの組み合わせを含み得る。耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の全重量に基づくと、相溶化剤の添加量は、例えば３重量％から６重量％である。相溶化剤は、桿状の充填及び強化材料とＰＥＴ樹脂との相溶性を改善して、材料の強化効果を改善することができる。

【0027】

本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料の改質プロセスは、以下の工程を含む。まず、ＰＥＴ樹脂と、核剤と、酸化防止剤と、相溶化剤とを、２３０℃から２５０℃の主供給温度で押出機に加える。その後、難燃剤を供給温度２３０℃から２５０℃で押出機に加える。次に、桿状の充填及び強化材料を、２５５℃から２７５℃の供給温度で押出機に加える。最後に、２４５℃から２６５℃の真空温度で、本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料を製造する。

【0028】

以下、本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料を実施例によって詳細に説明する。ただし、以下の実施例は、本開示を限定することを意図していない。

【実施例】

【0029】

本開示によって提案されたポリエステル組成物が優れた機械的特性を有し、さらに良好な難燃性特性を有し得ることを証明するために、この実施例は特に以下で実施される。

【0030】

試験方法
比重：ＡＳＴＭ Ｄ７９２
引張強度、伸び：ＡＳＴＭ Ｄ６３８
曲げ強度、曲げ弾性率：ＡＳＴＭ Ｄ７９０
難燃剤：ＵＬ９４

【0031】

材料特性評価
コンピュータ部品用のＰＣ＋ＡＢＳと、未変性ＰＥＴと、難燃性変性のない１５％ガラス繊維強化ＰＥＴ（ＰＥＴ＋１５％ＧＦ）と、本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料とについて、上記試験方法によって試験し、その結果を以下の表１に示す。表１中、本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料は、６３．７重量％のＰＥＴ樹脂と、１重量％の結晶性核剤と、１５重量％の難燃剤と、０．３重量％の酸化防止剤と、１５重量％の桿状の充填及び強化材料と、５重量％の相溶化剤とを含む。

【0032】

表１に示すように、本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料は、未変性ＰＥＴ及び難燃性変性のない１５％ガラス繊維強化ＰＥＴ（ＰＥＴ＋１５％ＧＦ）と比較して、コンピュータ部品用のＰＣ＋ＡＢＳと同様の難燃性を有し、良好な機械的特性も有する。

【0033】

【表1】

【0034】

要約すると、本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料は、難燃剤と、核剤と、桿状の充填及び強化材料などの添加剤を含む。核剤を添加すると、ＰＥＴ材料の結晶化及び固化の速度が上昇し、それによってその加工性が改善する。難燃剤は、表面上の炭化によるＰＥＴの燃焼を抑制し、難燃性を改善することができる。桿状の充填及び強化材料は、材料の衝撃強さ及び剛性を効果的に改善することができ、物理的特性の改善効果は、桿状の強化材料の分散度に直接的に関係する。したがって、桿状の強化材料を改善するために、ＧＭＡでグラフトされた相溶化剤を同時に導入する必要がある。酸化防止剤は、材料の耐熱性と加工性とを改善することができる。このようにして、ＰＥＴ材料の遅い結晶化速度、不十分な衝撃強度及び剛性の問題を効果的に改善することができるため、射出成形によって、コンピューター部品、オフィスキャビネット、バッテリーハウジング及び電気ハウジング、コネクターなどの電子製品及び電気製品に使用することができる。さらに、本開示で使用されるＰＥＴ材料は、ＰＥＴバージンペレットに加えて、環境に優しい再生ＰＥＴ(ＰＣＲ‐ＰＥＴ)に取り込むこともでき、機械的特性、難燃性特性、及び加工性は、バージンペレットと同等である。その結果、再生材料の導入の要求を達成することができ、より循環経済の傾向に沿ったものとなっている。

【産業上の利用可能性】

【0035】

本開示の耐衝撃性及び難燃性ポリエステル材料は、射出成形によって、コンピューター部品、オフィスキャビネット、バッテリーハウジング及び電気ハウジング、コネクターなどの電子製品及び電気製品に適用され得る。