(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-14
(54)【発明の名称】高CTIを有するポリカーボネート組成物
(51)【国際特許分類】
C08L 69/00 20060101AFI20240806BHJP
C08L 23/06 20060101ALI20240806BHJP
C08K 5/523 20060101ALI20240806BHJP
C08K 5/5399 20060101ALI20240806BHJP
C08L 27/18 20060101ALI20240806BHJP
【FI】
C08L69/00
C08L23/06
C08K5/523
C08K5/5399
C08L27/18
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024506516
(86)(22)【出願日】2022-08-01
(85)【翻訳文提出日】2024-02-01
(86)【国際出願番号】 EP2022071497
(87)【国際公開番号】W WO2023012085
(87)【国際公開日】2023-02-09
(32)【優先日】2021-08-04
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】515266223
【氏名又は名称】コベストロ、ドイチュラント、アクチエンゲゼルシャフト
【氏名又は名称原語表記】COVESTRO DEUTSCHLAND AG
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】フンガーラント ティム
(72)【発明者】
【氏名】ノルテ マリウス
(72)【発明者】
【氏名】クナウプ マティアス
【テーマコード(参考)】
4J002
【Fターム(参考)】
4J002BB032
4J002BD153
4J002CG011
4J002EW046
4J002EW157
4J002FD136
4J002FD137
4J002GQ01
(57)【要約】
記載されるのは、高い比較トラッキング指数、良好な難燃性、及び高い熱変形温度を有する、芳香族ポリカーボネートに基づく熱可塑性組成物である。本組成物は、ポリエチレンと、リン含有難燃剤と、フッ素含有抗ドリップ剤との組合せを含有する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性組成物であって、
A)少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネート、
B)2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、
C)2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
を含有し、
該組成物は、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩の群から選択される難燃剤を含まず、
該組成物が、4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在し、
前記重量%の数字は、該組成物全体に基づくものである、
熱可塑性組成物。
【請求項2】
前記ポリエチレンは、HDPE、HMWPE、UHMWPE、又はそれらの混合物である、請求項1に記載の熱可塑性組成物。
【請求項3】
前記リン含有難燃剤は、有機リン酸エステル、ホスファゼン、又はそれらの混合物である、請求項1又は2に記載の熱可塑性組成物。
【請求項4】
リン含有難燃剤として、式(11)の有機リン酸エステルが存在し、
【化1】
式中、
R
1、R
2、R
3、及びR
4は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐鎖C
1~C
8-アルキルラジカル、及び/又は任意選択で直鎖又は分岐鎖アルキル置換されたC
5~C
6-シクロアルキルラジカル、C
6~C
10-アリールラジカル、又はC
7~C
12-アラルキルラジカルであり、
nは、独立して、0又は1であり、
qは、独立して、0、1、2、3、又は4であり、
Nは、1~30の数であり、
R
5及びR
6は、互いに独立して、直鎖又は分岐鎖C
1~C
4-アルキルラジカル、好ましくはメチルラジカルであり、
Yは、直鎖又は分岐鎖C
1~C
7-アルキリデン、直鎖又は分岐鎖C
1~C
7-アルキレンラジカル、C
5~C
12-シクロアルキレンラジカル、C
5~C
12-シクロアルキリデンラジカル、-O-、-S-、-SO-、SO
2、又は-CO-である、
請求項1~3のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物。
【請求項5】
リン含有難燃剤として、式(13g)のホスファゼンが存在し、
【化2】
式中、k=1、2、又は3であり、それらの混合物を含む、
請求項1~4のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物。
【請求項6】
3重量%~6重量%のリン含有難燃剤を含有する、請求項1~5のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物。
【請求項7】
追加添加剤として離型剤が存在し、フッ素含有ドリップ防止剤としてPTFEが存在し、PTFEの量は少なくとも0.5重量%である、請求項1~6のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物。
【請求項8】
3重量%~4重量%のポリエチレンを含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物。
【請求項9】
最大1.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤を含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物。
【請求項10】
請求項1~9のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物であって、
A)少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネート、
B)2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、
C)2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
ただし、前記組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在する;
E)0重量%~5重量%の1種以上の追加添加剤、
この追加添加剤は、熱安定剤、抗酸化剤、離型剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、成分Cとは異なる、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩以外の難燃剤、蛍光増白剤、光散乱剤、加水分解安定剤、トランスエステル化安定剤、有機色素、有機顔料、無機顔料、相溶化剤、流動性向上剤、レーザーマーキング用添加剤、及びそれらの混合物からなる群より選択される;
のみからなる、熱可塑性組成物。
【請求項11】
請求項1~10のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物のみからなる、又は請求項1~10のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物でできた領域を含む、成形物。
【請求項12】
前記成形物は、高電圧スイッチ、インバータ、リレー、電子コネクタ、電気コネクタ、回路ブレーカー、太陽光発電システム、電動機、ヒートシンク、電気自動車用充電器及び充電プラグ、電気接続箱、スマートメーター筺体、小型回路ブレーカー、母線の一部である、請求項11に記載の成形物。
【請求項13】
少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネートを含有する熱可塑性組成物において3mmで600VのCTI及びUL94 V0分類を達成するための、2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、及び0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤の使用であって、前記組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在し、前記重量%の数字は、得られる組成物全体に基づくものである、使用。
【請求項14】
EE部品であって、
お互いに対して第一距離d1及び第二距離d2にある第一導電体及び第二導電体、
を含み、
これらは請求項1~10のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物を介して接続されており、該熱可塑性組成物は前記第一導電体及び前記第二導電体と直接接触しており、
前記距離d1は、前記熱可塑性組成物の表面に沿った、前記第一導電体と前記第二導電体の間の最短距離であり、
前記距離d2は、空気を通じた、前記第一導電体と前記第二導電体の間の最短距離であり、
d2は、それぞれの作業電圧において、空気を通じたスパークが予防されるように選択され、
d1は、以下に列挙される作業電圧Uにおいて、以下:
d1i(0V≦U≦250V):1.3mm~<2.5mm
d1i(250V<U≦500V)=2.5mm~<5.0mm
d1iii(500V<U≦1000V)=5.0mm~<10.0mm
である、前記EE部品。
【請求項15】
前記芳香族ポリカーボネートは、ビスフェノールA系ホモポリカーボネートである、請求項1~10のいずれか一項に記載の熱可塑性組成物又は請求項13に記載の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高い比較トラッキング指数を有するポリカーボネートに基づく難燃性熱可塑性組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリカーボネートは、その高い衝撃強さ、高い耐熱変形性、及び或る特定の固有難燃性を理由に、他の熱可塑性重合体に勝る利点を多数提供する。この独自の特性プロファイル故に、ポリカーボネート組成物は、各種様々な用途に、例えば、電気部品及び電子部品の分野に適している。特に、良好な絶縁特性及び高い難燃性は、この分野で使用される材料にとって、必須の安全関連の基礎的要求である。プラスチックが導電体路と直接接触する用途において、部品内にどのようなショートも存在せず、したがって火災もないようにするため、電圧負荷下でのトラッキング電流に対する高い耐性は、必要条件である。
【0003】
比較トラッキング指数(CTI)とは、一般に、プラスチック材料の環境影響に対する耐性を記載するものである。CTI値は、環境影響、例えば、水分及び汚染の影響下で、プラスチックが、電圧下、表面に導電経路を形成して電気のトラッキング電流生成を促進する傾向の尺度である。材料のトラッキング電流耐性が高いほど、すなわち比較トラッキング指数(CTI値)が高いほど、その材料は、高電圧用途、例えば、現代のエレクトロモビリティ用途での使用により良好に適する。高CTI値を有する材料の別の利点は、電子部品においてショートのリスクなしに導電体路を一緒に近づけて配置することが可能だということであり、このことが今度は、部品寸法の縮小を可能にし、したがって、よりコンパクトな設計及び重量削減を可能にする。
【0004】
他の熱可塑性重合体、例えば、ポリスチレン、ポリエステル等とは対照的に、ポリカーボネートは、それ自身、非常に低い比較トラッキング指数を有し、難燃性は中程度である。芳香族構造の割合が高いため、ポリカーボネートは、比較的高い炭化傾向を有する。純ポリカーボネートのCTIは、約250V又はそれより更に低い(非特許文献1)。しかしながら、電子/電気(EE)部門、例えば、エレクトロモビリティ部門の多数の用途について、安全上の理由から、使用される材料には高CTI、典型的には600V(EN 50124に準じて絶縁材料グループPLC 0に該当する)が要求される。同時に、材料は、高い難燃性を有する、すなわちUL 94Vに準じて分類V0でなければならず、特に壁厚さが薄い場合でさえそうでなければならない。
【0005】
純ポリカーボネートは、典型的には、或る特定の固有難燃性をすでに有する(UL 94 Vに準じて分類V2)ものの、EE部門での大部分の応用に関してこれでは不十分である。要求されるUL94Vに準じて分類V0を達成する目的で、適切な難燃剤の添加が要求される。ポリカーボネートに典型的に採用されるのは、ハロゲン化スルホン酸化合物(例えば、Rimar塩(ペルフルオロブタンスルホン酸カリウム、C4塩)又はKSS塩(ジフェニルスルホン-3-スルホン酸カリウム))、又は同じく有機リン酸化合物(例えば、ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)(BDP)、レソルシノールビス(ジフェニルホスフェート)(RDP))、又はホスファゼンである。こうした難燃剤の作用機序は、酸素の供給を遮断し、したがって、燃焼プロセスを阻害する、中実炭化表面層の形成に基づく。
【0006】
良好な比較トラッキング指数の基礎を形成する効果は、とりわけ、表面に導電性経路を形成する傾向の低さである。これは、界面活性難燃剤の作用機序である「チャーリング」とは正反対にあり、したがって、CTI及び難燃性の調節において特別な課題を突きつけている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【非特許文献1】F. Acquasanta et al., Polymer Degradation and Stability, 96 (2011), 2098-2103
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
したがって、本目的は、3mmで、好ましくは2mmで、特に好ましくは1.5mmでUL94分類V0を達成するとともに、好ましくはIEC 60112:2009に基づく迅速試験法に準じて特定して、特には600Vで高いCTIを有する、ポリカーボネート系組成物を提供することであった。用途の分野及びEE部品における発熱(heat development)を理由に、組成物は、好ましくは良好な耐熱変形性も有し、特にISO 306:2014-3、VST方法Bに準じて特定されるビカー軟化温度が少なくとも110℃でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0009】
驚いたことに、これが、ポリカーボネートに、ポリエチレン(PE)とリン含有難燃剤及びフッ素含有ドリップ防止剤とを組み合わせた特別な組合せにより達成されることが見出された。
【0010】
前述の理由により、本発明は、熱可塑性組成物を提供し、この組成物は、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウム塩の群から選択される難燃剤を含まず、
A)少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネート、
B)2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、
C)2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
を含有し、組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合には少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在し、
重量%の数字は、組成物全体に基づく。
【0011】
本発明は、本発明による熱可塑性組成物から製造された成形物、すなわち本発明による熱可塑性組成物のみからなる又は本発明による熱可塑性組成物でできた領域を含む成形物も提供する。そのような成形物は、特に、上記した特性プロファイルが特に魅力的であるもの、すなわちEE部門の部品又は部品の一部である成形物であり、特には、高電圧スイッチ、インバータ、リレー、電子コネクタ、電気コネクタ、回路ブレーカー、太陽光発電用途用部品、電動機、ヒートシンク、電気自動車用充電器及び充電プラグ、電気接続箱、スマートメーター筺体、小型回路ブレーカー、母線の一部である。部品は、好ましくは、少なくとも400Vの作業電圧用に設計される。この目的で、便宜上使用される材料は、好ましくは、以下の実施例の節において記載されるとおりIEC 60112:2009に基づく迅速試験法に準じて特定して、比較トラッキング指数が少なくとも600Vである。
【0012】
本発明による組成物は、成分A、成分B、成分C、成分Dに加えて、更なる成分、例えば、更なる添加剤を、成分Eの形で含有することができる。組成物はまた、成分A~成分Eのどれにも含まれない更なる熱可塑性物質1種以上を、ブレンドパートナー(成分F)として含有することができる。本発明の文脈において、特に明確に指定されない限り、成分A、成分B、成分C、成分D、及び任意選択で成分E、及び同じく任意選択でブレンドパートナーについて報告される重量%の値は、それぞれ、組成物の合計重量に基づく。本発明による組成物中に存在する成分は全て、合計すると100重量%であることを理解されよう。数値範囲が、「~X」で示される上限値を有する場合、これには指定される数値及びその上向きの丸め範囲も含まれる。
【0013】
成分A、成分B、及び成分Eとは異なり、ブレンドパートナーとして適切である熱可塑性重合体として、例えば、ポリスチレン、スチレン共重合体、芳香族ポリエステル、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)若しくはポリブチレンテレフタレート(PBT)、PET-シクロヘキサンジメタノール共重合体(PETG)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、PMMA及びPMMA共重合体及び同じくスチレンとの共重合体、例えば、透明ポリスチレン-アクリロニトリル(PSAN)、又は熱可塑性ポリウレタンが挙げられる。こうしたブレンドパートナーは、好ましくは、0.5重量%~10重量%の濃度で使用される。
【0014】
しかしながら、上記の組成物が、どのような追加成分も含有せず、その代わりに成分A、成分B、成分C、成分D、及び任意選択で成分Eの量が、特に、記載の好適な実施の形態において、合計100重量%になる、すなわち、本発明による組成物が成分A、成分B、成分C、成分D、任意選択で成分Eのみからなる場合が、特別に好適である。
【0015】
使用される成分は、典型的な不純物、例えば、それらの製造プロセスから生じる不純物を含有する可能性があることを理解されよう。可能な限り純度の高い成分を使用することが好適である。さらに、こうした不純物は、組成物の限定的表現の事象においても存在する可能性があることを理解されよう。
【0016】
本発明による組成物は、375Vで、更に好ましくは400Vで、特に好ましくは600Vで0.1%塩化アンモニウム溶液を少なくとも50滴垂らした場合でも顕著なトラッキング電流(2秒にわたり0.5A超)を示さず、この試験は、好ましくはIEC 60112:2009に基づく迅速試験法に準じて行われ、説明の部において記載される。好ましくは、本発明による組成物は、試験片の厚さ3mm、更に好ましくは試験片の厚さ2mmでUL 94 Vに準じた難燃性がV0であり、なおも更に好ましくは1.5mmで少なくともV1であり、各場合において、試験片は50%相対湿度及び70℃周辺温度で7日間調整された後のものである。本組成物は、高いCTI及び良好な難燃性に加えて、好ましくは、良好な耐熱変形性も有し、これは、ISO 306:2014-3、VST方法Bに準じて特定されるビカー軟化温度が少なくとも110℃であるということで表される。
【0017】
本発明は、したがって、少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネートを含有する熱可塑性組成物において、特に試験片を50%相対湿度及び70℃周辺温度で7日間調整した後に、試験片厚さ3mm、好ましくは試験片厚さ2mmで600VのCTI及びUL94分類V0を、更に好ましくは同じく1.5mmで少なくともV1を達成するための、2.0重量%超~6.0重量%、好ましくは~5.0重量%未満のポリエチレン、2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、及び0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤の使用も提供し、重量%の数字は、得られる組成物全体に基づく。
【0018】
当然ながら、組成物について好適である、特に好適である等として言及された特長は、本発明に従う使用に関しても当てはまる。
【0019】
本発明による組成物の個々の構成要素を、本明細書中以下でより詳しく解説する:
【0020】
成分A
本発明による組成物の成分Aは、芳香族ポリカーボネートである。
【0021】
芳香族ポリカーボネートは、本発明の文脈において、ホモポリカーボネートだけでなく、コポリカーボネート及び/又はポリエステルカーボネートも含む。ポリカーボネートは、直鎖であることも、既知の様式で分岐していることも可能である。ポリカーボネート混合物もまた、本発明に従って使用可能である。
【0022】
熱可塑性ポリカーボネートは、熱可塑性芳香族ポリエステルカーボネートも含めて、好ましくは重量平均分子量Mwが15000g/mol~40000g/mol、より好ましくは~34000g/mol、特に好ましくは17000g/mol~33000g/mol、特には19000g/mol~32000g/molであり、Mwは、溶離液としてジクロロメタンを用いビスフェノールAポリカーボネート標準を基準として較正されたゲル浸透クロマトグラフィーで特定され、較正には、PSS Polymer Standards Service GmbH, Germany製のモル質量分布が既知である直鎖ポリカーボネート(ビスフェノールA及びホスゲンから形成)を用い、Currenta GmbH & Co. OHG, Leverkusenの方法2301-0257502-09D(2009年ドイツ語版)による較正を用いる。溶離液は、ジクロロメタンである。カラムの組合せは、架橋スチレン-ジビニルベンゼン樹脂である。分析カラムの直径:7.5mm;長さ:300mm。カラム材料の粒径:3μm~20μm。溶液濃度:0.2重量%。流速:1.0ml/分、溶液温度:30℃。UV及び/又はRI検出を使用。
【0023】
使用される芳香族ポリカーボネートのメルトボリュームフローレート(melt volume flow rate)MVRは、ISO 1133:2012-03に準じて、試験温度300℃及び負荷1.2kgで特定して、好ましくは5cm3/(10分)~35cm3/(10分)、更に好ましくは6cm3/(10分)~25cm3/(10分)、なおも更に好ましくは6cm3/(10分)~21cm3/(10分)である。
【0024】
本発明に従って使用されるポリカーボネートのカーボネート基のうち最大80mol%、好ましくは20mol%~50mol%の部分を、芳香族ジカルボン酸エステル基で置き換えることができる。分子鎖に導入されて有しているのが炭酸由来の酸部分だけでなく芳香族ジカルボン酸由来の酸部分もあるこの種のポリカーボネートは、芳香族ポリエステルカーボネートと称する。本発明の目的のため、これらは、「熱可塑性芳香族ポリカーボネート」という総称に包含される。
【0025】
ポリカーボネート調製の詳細は、過去40年ほどにわたり多くの特許明細書において記載されてきている。本明細書では、例として以下を挙げることができる:Schnell, "Chemistry and Physics of Polycarbonates", Polymer Reviews, Volume 9, Interscience Publishers, New York, London, Sydney 1964、D. Freitag, U. Grigo, P.R. Mueller, H. Nouvertne, BAYER AG, "Polycarbonates" in Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Volume 11, Second Edition, 1988, pages 648-718、及び最後にU. Grigo, K. Kirchner and P.R. Mueller "Polycarbonate" [Polycarbonates] in Becker/Braun, Kunststoff-Handbuch [Plastics Handbook], volume 3/1, Polycarbonate, Polyacetale, Polyester, Celluloseester [Polycarbonates, Polyacetals, Polyesters, Cellulose Esters], Carl Hanser Verlag Munich, Vienna 1992, pages 117 to 299。
【0026】
芳香族ポリカーボネートは、例えば、界面プロセスにより、ジヒドロキシアリール化合物とハロゲン化カルボニル、好ましくはホスゲン、及び/又は芳香族二ハロゲン化ジカルボニル、好ましくは二ハロゲン化ベンゼンジカルボニルの反応により調製され、任意選択で連鎖反応停止剤を使用し、及び任意選択で、三官能性以上の分岐剤を使用する。同様に可能であるのは、溶融重合法を介して、ジヒドロキシアリール化合物と、例えば、炭酸ジフェニルとを反応させることによる調製である。
【0027】
ポリエステルカーボネートの調製に関して、炭酸誘導体の一部分は、芳香族ジカルボン酸又はジカルボン酸誘導体に置き換えられ、具体的には、芳香族ポリカーボネートにおいて置き換えようとするカーボネート構造単位に従って芳香族ジカルボン酸エステル構造単位に置き換えられる。
【0028】
ポリカーボネートの調製に適切なジヒドロキシアリール化合物は、以下の式(1)のものであり、
HO-Z-OH (1)、
式中、
Zは、6個~30個の炭素原子を有する芳香族ラジカルであり、1つ以上の芳香環を有することができ、置換可能であり、架橋要素として脂肪族若しくは脂環式ラジカル又はアルキルアリール又はヘテロ原子を有することができる。
【0029】
式(1)のZは、式(2)のラジカルであることが好適であり、
【化1】
式中、
R
6及びR
7は、互いに独立して、H、C
1~C
18-アルキル、C
1~C
18-アルコキシ、Cl若しくはBr等のハロゲンであるか、又はそれぞれの場合において、任意選択で置換されたアリール若しくはアラルキルであり、好ましくはH又はC
1~C
12-アルキル、特に好ましくはH又はC
1~C
8-アルキル、特別好ましくはH又はメチルであり、
Xは、単結合、-SO
2-、-CO-、-O-、-S-、C
1~C
6-アルキレン、C
2~C
5-アルキリデン、又はC
5~C
6-シクロアルキリデンであり、これらはC
1~C
6-アルキル、好ましくはメチル又はエチルで置換可能であり、或いはC
6~C
12-アリーレンであって、これはヘテロ原子を含有する更なる芳香環に任意選択で縮合してもよい。
【0030】
Xは、好ましくは、単結合、C
1~C
5-アルキレン、C
2~C
5-アルキリデン、C
5~C
6-シクロアルキリデン、-O-、-SO-、-CO-、-S-、-SO
2-、又は式(3)のラジカルである。
【化2】
【0031】
ジヒドロキシアリール化合物の例として、以下がある:ジヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシジフェニル、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)アリール、ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、1,1’-ビス(ヒドロキシフェニル)ジイソプロピルベンゼン、並びにそれらの環アルキル化化合物及び環ハロゲン化化合物。
【0032】
ポリカーボネートの調製に適したジヒドロキシアリール化合物としては、例えば、ヒドロキノン、レソルシノール、ジヒドロキシジフェニル、ビス(ヒドロキシフェニル)アルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)シクロアルカン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルフィド、ビス(ヒドロキシフェニル)エーテル、ビス(ヒドロキシフェニル)ケトン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホン、ビス(ヒドロキシフェニル)スルホキシド、α,α’-ビス(ヒドロキシフェニル)ジイソプロピルベンゼン、イサチン又はフェノールフタレインの誘導体由来のフタルイミジン、並びにそれらの環アルキル化化合物、環アリール化化合物、及び環ハロゲン化化合物がある。
【0033】
好適なジヒドロキシアリール化合物は、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、2,4-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-p-ジイソプロピルベンゼン、2,2-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ジメチルビスフェノールA、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)メタン、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)スルホン、2,4-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-メチルブタン、1,1-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)-p-ジイソプロピルベンゼン、及び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であり、同じく以下のジヒドロキシアリール化合物(I)~(III)であり、
【化3】
式中、各R’は、C
1~C
4-アルキルラジカル、アラルキルラジカル、又はアリールラジカル、好ましくは、メチルラジカル又はフェニルラジカル、特別に好ましくは、メチルラジカルである。
【0034】
特に好適なジヒドロキシアリール化合物は、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、2,2-ビス(3,5-ジメチル-4-ヒドロキシフェニル)プロパン、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、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、及びジメチルビスフェノールAであり、同じく式(I)、(II)、及び(III)のビスフェノールである。
【0035】
これら及び他の適切なジヒドロキシアリール化合物は、例として、米国特許第3028635号、米国特許第2999835号、米国特許第3148172号、米国特許第2991273号、米国特許第3271367号、米国特許第4982014号、及び米国特許第2999846号において、独国特許出願公開第1570703号、独国特許出願公開第2063050号、独国特許出願公開第2036052号、独国特許出願公開第2211956号、及び独国特許出願公開第3832396号において、仏国特許出願公開第1561518号において、研究論文"H. Schnell, Chemistry and Physics of Polycarbonates, Interscience Publishers, New York 1964"において、並びに特開1986-62039号、特開1986-62040号、及び特開1986-105550号において記載されている。
【0036】
ホモポリカーボネートの場合、1種類のジヒドロキシアリール化合物のみが使用されており、コポリカーボネートの場合、2種以上のジヒドロキシアリール化合物が使用されている。
【0037】
適切な炭酸誘導体の例は、ホスゲン又は炭酸ジフェニルである。
【0038】
ポリカーボネートの調製において使用可能な適切な連鎖停止剤は、モノフェノールである。適切なモノフェノールの例として、フェノール自身、アルキルフェノール、例えば、クレゾール、p-tert-ブチルフェノール、クミルフェノール、及びまたそれらの混合物が挙げられる。
【0039】
好適な連鎖停止剤は、1つ以上の直鎖若しくは分岐鎖の、好ましくは無置換のC1~C30-アルキルラジカルで置換された、又はtert-ブチルで置換されたフェノールである。特に好適な連鎖停止剤は、フェノール、クミルフェノール、及び/又はp-tert-ブチルフェノールである。
【0040】
使用される連鎖停止剤の量は、それぞれの場合において使用されるジヒドロキシアリール化合物のモルに基づき、好ましくは0.1mol%~5mol%である。連鎖停止剤は、炭酸誘導体との反応の前、最中、又は後に添加することができる。
【0041】
適切な分岐剤は、ポリカーボネート化学反応において既知の三官能性以上の化合物、特に、フェノールOH基を3つ以上有するものである。
【0042】
適切な分岐剤の例として、1,3,5-トリ(4-ヒドロキシフェニル)ベンゼン、1,1,1-トリ(4-ヒドロキシフェニル)エタン、トリ(4-ヒドロキシフェニル)フェニルメタン、2,4-ビス(4-ヒドロキシフェニルイソプロピル)フェノール、2,6-ビス(2-ヒドロキシ-5’-メチルベンジル)-4-メチルフェノール、2-(4-ヒドロキシフェニル)-2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)プロパン、テトラ(4-ヒドロキシフェニル)メタン、テトラ(4-(4-ヒドロキシフェニルイソプロピル)フェノキシ)メタン、及び1,4-ビス((4’,4’’-ジヒドロキシトリフェニル)メチル)ベンゼン、及び3,3-ビス(3-メチル-4-ヒドロキシフェニル)-2-オキソ-2,3-ジヒドロインドールがある。
【0043】
使用する分岐剤が何であってもその量は、それぞれの場合において使用されるジヒドロキシアリール化合物のモルに基づき、好ましくは0.05mol%~2.00mol%である。
【0044】
分岐剤は、水性アルカリ相中でジヒドロキシアリール化合物及び連鎖停止剤と最初の電荷を形成するか、又はホスゲン化前に、有機溶媒に溶解させて添加するかのいずれかが可能である。トランスエステル化法の場合、分岐剤は、ジヒドロキシアリール化合物と一緒に使用される。
【0045】
特に好適なポリカーボネートは、ビスフェノールAに基づくホモポリカーボネート、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に基づくホモポリカーボネート、及びビスフェノールAと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という2種の単量体に基づくか、ビスフェノールAと4,4’-ジヒドロキシジフェニルという2種の単量体に基づくコポリカーボネート、並びに式(I)、(II)、及び/又は(III):
【化4】
(式中、各R’は、C
1~C
4-アルキル、アラルキル、又はアリール、好ましくはメチル又はフェニル、特別に好ましくはメチルである)のジヒドロキシアリール化合物と、特にはビスフェノールAとに由来するホモ又はコポリカーボネートである。特別に好ましくは、芳香族ポリカーボネートは、ビスフェノールA系ホモポリカーボネートを含む。非常に好ましくは、芳香族ポリカーボネートは、ビスフェノールA系ホモポリカーボネートである。
【0046】
コポリカーボネート中の式(I)、(II)、(III)、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、及び/又はビスフェノールTMCに基づく単量体単位の合計割合は、好ましくは0.1mol%~88mol%、特に好ましくは1mol%~86mol%、特別に好ましくは5mol%~84mol%、特には10mol%~82mol%である(使用されるジヒドロキシアリール化合物のモルの合計に基づく)。
【0047】
コポリカーボネートの相対溶液粘度は、ISO 1628-4:1999に準じて特定して、好ましくは1.15~1.35の範囲である。
【0048】
使用されるジヒドロキシアリール化合物は、合成で添加される全ての他の化学物質及び助剤と同様に、それら自身の合成、取り扱い、及び貯蔵から来る混入物で汚染されている場合がある。しかしながら、可能な限り純度の高い原材料で作業することが望ましい。
【0049】
同じく好適であるのは、一般式(4a)のジフェノールを用いて調製されたコポリカーボネートであり:
【化5】
式中、
R
5は、水素、又はC
1~C
4-アルキル、C
1~C
3-アルコキシ、好ましくは水素、メトキシ、又はメチルであり、
R
6、R
7、R
8、及びR
9は、それぞれ互いに独立して、C
1~C
4-アルキル又はC
6~C
12-アリール、好ましくはメチル又はフェニルであり、
Yは、単結合、SO
2-、-S-、-CO-、-O-、C
1~C
6-アルキレン、C
2~C
5-アルキリデン、C
6~C
12-アリーレン(このアリーレンはヘテロ原子を含有する更なる芳香環に任意選択で縮合可能)であるか、又はC
5~C
6-シクロアルキリデンラジカル(このラジカルはC
1~C
4-アルキルで一置換又は多置換可能)であるか、好ましくは単結合、-O-、イソプロピリデン、又はC
5~C
6-シクロアルキリデンラジカルであり、このラジカルはC
1~C
4-アルキルで一置換又は多置換可能であり、
Vは、酸素、C
2~C
6-アルキレン、又はC
3~C
6-アルキリデン、好ましくは酸素又はC
3-アルキレンであり、
p、q、及びrは、それぞれ独立して、0又は1であり、
q=0の場合、Wは単結合であり、q=1かつr=0の場合、Wは、酸素、C
2~C
6-アルキレン、又はC
3~C
6-アルキリデン、好ましくは酸素又はC
3-アルキレンであり、
q=1かつr=1の場合、W及びVは、それぞれ独立して、C
2~C
6-アルキレン又はC
3~C
6-アルキリデン、好ましくはC
3-アルキレンであり、
Zは、C
1~C
6-アルキレン、好ましくはC
2-アルキレンであり、
oは、10~500、好ましくは10~100の繰り返し単位平均数であり、
mは、1~10、好ましくは1~6、より好ましくは1.5~5の繰り返し単位平均数である。一般式(4a)のシロキサンブロックが2つ以上でテレフタル酸及び/又はイソフタル酸を介して互いに一緒になってエステル基を形成しているジフェノールを使用することも、同様に可能である。
【0050】
式(5)及び(6)の(ポリ)シロキサンが特に優先され、
【化6】
式中、R1は、水素、C
1~C
4-アルキル、好ましくは水素又はメチル、特に好ましくは水素であり、
各R2は、独立して、アリール又はアルキル、好ましくはメチルであり、
Xは、単結合、-SO
2-、-CO-、-O-、-S-、C
1~C
6-アルキレン、C
2~C
5-アルキリデン、又はC
6~C
12-アリーレンであり、このアリーレンは、ヘテロ原子を含有する更なる芳香環と任意選択で縮合することができ、
Xは、好ましくは、単結合、C
1~C
5-アルキレン、C
2~C
5-アルキリデン、C
5~C
12-シクロアルキリデン、-O-、-SO-、-CO-、-S-、-SO
2-であり、特に好ましくは、Xは、単結合、イソプロピリデン、C
5~C
12-シクロアルキリデン、又は酸素であり、特別に好ましくは、イソプロピリデンであり、
nは、10~400、好ましくは10~100、特に好ましくは15~50の平均数であり、
mは、1~10、好ましくは1~6、特に好ましくは1.5~5の平均数である。
【0051】
シロキサンブロックも同様に、好ましくは、以下の構造に由来することができ、
【化7】
式中、式(IV)、(V)、及び(VI)のaは、10~400、好ましくは10~100、特に好ましくは15~50の平均数である。
【0052】
一般式(IV)、(V)、又は(VI)の少なくとも2つの同一又は異なるシロキサンブロックがテレフタル酸及び/又はイソフタル酸を介して互いに一緒になってエステル基を形成することも、同様に好適である。
【0053】
式(4a)において、p=0、VはC3-アルキレン、r=1、ZはC2-アルキレン、R8及びR9はメチル、q=1、WはC3-アルキレン、m=1、R5は水素又はC1~C4-アルキル、好ましくは水素又はメチル、R6及びR7は、それぞれ互いに独立して、C1~C4-アルキル、好ましくはメチル、並びにoは10~500であることも、同様に好適である。
【0054】
式(4a)の単量体単位を有するコポリカーボネート及び特にその調製についても、国際公開第2015/052106号に記載されている。
【0055】
式(IV)の単量体単位を有するコポリカーボネート及び特にその調製についても、国際公開第2015/052106号に記載されている。
【0056】
ポリエステルカーボネートの調製に適切な芳香族ジカルボン酸の例として、オルトフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、tert-ブチルイソフタル酸、3,3’-ジフェニルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルジカルボン酸、4,4-ベンゾフェノンジカルボン酸、3,4’-ベンゾフェノンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4’-ジフェニルスルホンジカルボン酸、2,2-ビス(4-カルボキシフェニル)プロパン、トリメチル-3-フェニルインダン-4,5’-ジカルボン酸が挙げられる。
【0057】
芳香族ジカルボン酸のうち、テレフタル酸及び/又はイソフタル酸の使用が特に優先される。
【0058】
ジカルボン酸の誘導体としては、ジハロゲン化ジカルボニル及びジカルボン酸ジアルキル、特にジカルボニルジクロリド及びジカルボン酸ジメチルがある。
【0059】
カーボネート基から芳香族ジカルボン酸エステル基への置換えは、実質的に化学量論的であるとともに定量的でもあり、したがって、反応体のモル比もまた、最終ポリエステルカーボネートにおいて維持される。芳香族ジカルボン酸エステル基は、ランダム又はブロックでのいずれかで組み込まれることができる。
【0060】
本発明による組成物は、少なくとも70重量%、好ましくは少なくとも75重量%、より好ましくは少なくとも78重量%、なおもより好ましくは79.0重量%超、特に好ましくは少なくとも83重量%、特別に好ましくは85重量%~95.3重量%未満、特には最大93.8重量%の芳香族ポリカーボネートを含有し、したがって、芳香族ポリカーボネートに基づくものである。
【0061】
成分B
成分Bは、ポリエチレンである。成分Bは、好ましくは、HDPE(高密度ポリエチレン)、HMWPE(高分子量ポリエチレン)、UHMWPE(超高分子量PE)、又はそれらの組合せである。
【0062】
HDPEは、典型的には、分岐が少なく、ASTM D1505-18に準じて特定される密度が0.94g/cm3~0.97g/cm3である。重量平均分子量は、1,2,4-トリクロロベンゼン中での高温GPCにより特定して、好ましくは200000g/mol以上である。
【0063】
HMWPEは、典型的には、1,2,4-トリクロロベンゼン中での高温GPCにより特定して、分子量MWが500000g/mol~1000000g/molである。
【0064】
UHMWPEは、典型的には、1,2,4-トリクロロベンゼン中での高温GPCにより特定して、分子量Mwが1000000g/mol超~最大6000000g/mol、好ましくは4000000~6000000であり、ASTM D1505-18に準じて特定して、密度0.93g/cm3~0.94g/cm3である。
【0065】
本発明による組成物中の成分Bの割合は、組成物全体に基づいて、2.0重量%超~6.0重量%、好ましくは最大5.0重量%未満、より好ましくは3重量%~4重量%、特に好ましくは3.0重量%~4.0重量%である。
【0066】
成分C
本発明による組成物の成分Cは、リン含有難燃剤である。これは、単一のリン含有難燃剤の場合もあれば、様々なリン含有難燃剤の混合物の場合もある。
【0067】
好適なリン含有難燃剤は、環状ホスファゼン、式(10)のリン化合物、及びそれらの混合物であり:
【化8】
式中、
R
1、R
2、R
3、及びR
4は、互いに独立して、C
1~C
8-アルキルラジカルであり、このラジカルはそれぞれの場合において、任意選択でハロゲン化され、それぞれの場合において分岐鎖若しくは非分岐鎖であるか、及び/又はC
5~C
6-シクロアルキルラジカル、C
6~C
20-アリールラジカル、又はC
7~C
12-アラルキルラジカルであり、これらのラジカルはそれぞれの場合において、任意選択で分岐鎖若しくは非分岐鎖アルキル、及び/又はハロゲン、好ましくは塩素及び/又は臭素で置換され、
nは、独立して、0又は1であり、
qは、0~30の値であり、
Xは、6個~30個の炭素原子を有する単環式又は多環式芳香族ラジカルであるか、2個~30個の炭素原子を有する直鎖若しくは分岐鎖脂肪族ラジカルであり、これらのラジカルはそれぞれ、置換又は無置換であることができ、架橋又は非架橋であることができる。
【0068】
好ましくは、R1、R2、R3、及びR4は、互いに独立して、分岐鎖若しくは非分岐鎖のC1~C4-アルキル、フェニル、ナフチル、又はC1~C4-アルキル-置換フェニルである。芳香族R1、R2、R3、及び/又はR4基である場合、これらは、今度は、ハロゲン及び/又はアルキル基、好ましくは塩素、臭素、及び/又は分岐鎖若しくは非分岐鎖のC1~C4-アルキルにより置換可能である。特に好適なアリールラジカルは、クレシル、フェニル、キシレニル、プロピルフェニル、又はブチルフェニル、及び同じくそれらの臭素化及び塩素化誘導体に該当するものである。
【0069】
式(10)のXは、好ましくは、ジヒドロキシアリール化合物に由来する。
【0070】
式(10)のXは、特に好ましくは以下:
【化9】
であるか、又はそれらの塩素化及び/又は臭素化誘導体である。Xは(隣接する酸素原子と一緒に)、好ましくは、ヒドロキノン、ビスフェノールA、又はジフェニルフェノールに由来する。Xがレソルシノールに由来することも同様に好適である。特に好ましくは、Xは、ビスフェノールAに由来する。式(10)のnは、好ましくは1に等しい。qは、好ましくは0~20、特に好ましくは0~10であり、混合物の場合には平均値0.8~5.0、好ましくは1.0~3.0、より好ましくは1.05~2.00、特に好ましくは1.08~1.60である。
【0071】
一般式(10)のリン化合物は、好ましくは、式(11)の化合物であり:
【化10】
式中、
R
1、R
2、R
3、及びR
4は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐鎖C
1~C
8-アルキルラジカルであるか、及び/又は任意選択で、直鎖又は分岐鎖アルキル置換C
5~C
6-シクロアルキルラジカル、C
6~C
10-アリールラジカル、又はC
7~C
12-アラルキルラジカルであり、
nは、独立して、0又は1であり、
qは、独立して、0、1、2、3、又は4であり、
Nは、1~30の数であり、
R
5及びR
6は、互いに独立して、直鎖又は分岐鎖C
1~C
4-アルキルラジカル、好ましくはメチルラジカルであり、
Yは、直鎖若しくは分岐鎖C
1~C
7-アルキリデン、直鎖若しくは分岐鎖C
1~C
7-アルキレンラジカル、C
5~C
12-シクロアルキレンラジカル、C
5~C
12-シクロアルキリデンラジカル、-O-、-S-、-SO-、SO
2、又は-CO-である。
【0072】
式(10)のリン化合物として、特に、リン酸トリブチル、リン酸トリフェニル、リン酸トリクレシル、リン酸クレシルジフェニル、リン酸オクチルジフェニル、リン酸2-エチルクレシルジフェニル、リン酸トリ(イソプロピルフェニル)、レソルシノール架橋オリゴリン酸エステル、及びビスフェノールA架橋オリゴリン酸エステルがある。ビスフェノールAに由来する式(10)のオリゴマーリン酸エステルの使用が、特に好適である。
【0073】
同一構造であって鎖長が異なるものの混合物の使用が更に優先され、この場合指定されるq値は、q値の平均である。q値の平均は、アセトニトリルと水の混合物(50:50)中40℃で高圧液体クロマトグラフィー(HPLC)によりリン化合物混合物の組成(分子量分布)を特定し、これを用いてqの平均値を計算することにより特定される。
【0074】
特に好ましくは、式(12)に従うビスフェノールA系オリゴリン酸エステル(ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート))でq=1~20、特にq=1.0~1.2であるものが、本発明による組成物中に存在する。
【化11】
【0075】
この種のリン化合物は、既知である(例えば、欧州特許出願公開第0363608号、欧州特許出願公開第0640655号を参照)か、又は既知の方法により類似の様式で調製可能である(例えば、Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie [Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry], vol. 18, p. 301 ff. 1979、Houben-Weyl, Methoden der organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], vol. 12/1, p. 43; Beilstein vol. 6, p. 177)。
【0076】
式(10)に従うリン化合物と同じくらい好ましく、成分Cとして式(13)に従う環状ホスファゼンを使用することができ:
【化12】
式中、
Rは、それぞれの場合において、同じであるか異なっており、
-アミンラジカルであるか、
-それぞれの場合において、任意選択でハロゲン化、好ましくはフッ素ハロゲン化、より好ましくはモノハロゲン化された、C
1~C
8-アルキルラジカル、好ましくはメチルラジカル、エチルラジカル、プロピルラジカル、又はブチルラジカルであるか、
-C
1~C
8-アルコキシラジカル、好ましくは、メトキシラジカル、エトキシラジカル、プロポキシラジカル、又はブトキシラジカルであるか、
-それぞれの場合において、任意選択でアルキル置換、好ましくはC
1~C
4-アルキル置換、及び/又はハロゲン置換、好ましくは塩素及び/又は臭素置換された、C
5~C
6-シクロアルキルラジカルであるか、
-それぞれの場合において、任意選択でアルキル置換、好ましくはC
1~C
4-アルキル置換、及び/又はハロゲン置換、好ましくは塩素、臭素、及び/又はヒドロキシ置換された、C
6~C
20-アリールオキシラジカル、好ましくはフェノキシラジカル、ナフチルオキシラジカルであるか、
-それぞれの場合において、任意選択でアルキル置換、好ましくはC
1~C
4-アルキル置換、及び/又はハロゲン置換、好ましくは塩素及び/又は臭素置換された、C
7~C
12-アラルキルラジカル、好ましくはフェニル-C
1~C
4-アルキルラジカルであるか、或いは、
-ハロゲンラジカル、好ましくは塩素又はフッ素であるか、或いは、
-OHラジカルであり、
kは、1~10の自然数、好ましくは1~8、特に好ましくは1~5の数であり、特別に好ましくは、1である。
【0077】
本発明に従って特に好ましく使用されるのは、市販されているホスファゼンである。これらは、典型的には、異なる環サイズの環混合物である。
【0078】
以下のものが更に優先され、これらは個別であるか又は混合物であるかのいずれかである:プロポキシホスファゼン、フェノキシホスファゼン、メチルフェノキシホスファゼン、アミノホスファゼン、フルオロアルキルホスファゼン、及び同じく以下の構造を有するホスファゼン:
【化13】
【0079】
上記に示す化合物13a~13fにおいて、k=1、2、又は3である。
【0080】
好ましくは、リンがハロゲン置換されているホスファゼン、例えば、出発物質の不完全反応物で構成されるものの割合は、1000ppm未満、より好ましくは500ppm未満である。
【0081】
ホスファゼンは、単独でも混合物でも使用可能である。ラジカルRは、常に同じである場合もあれば、式中の2つ以上のラジカルが異なっている場合もある。ホスファゼンのラジカルRは、好ましくは、同一である。
【0082】
1つの実施の形態において、同じRを有するホスファゼンのみが使用される。
【0083】
好ましくは、四量体(k=2)の割合は、成分Bに基づいて、2mol%~50mol%、より好ましくは5mol%~40mol%、なおもより好ましくは10mol%~30mol%、特に好ましくは10mol%~22mol%である。
【0084】
好ましくは、それより多量体のオリゴマーホスファゼン(k=3、4、5、6、及び7)の割合は、成分Bに基づいて、0mol%~30mol%、より好ましくは2.5mol%~25mol%、なおもより好ましくは5mol%~20mol%、特に好ましくは6mol%~15mol%である。
【0085】
好ましくは、k≧8であるオリゴマーの割合は、成分Bに基づいて、0mol%~2.0mol%、好ましくは0.10mol%~1.00mol%である。
【0086】
より好ましくは、成分Cのホスファゼンは、オリゴマーの割合に関して上記の3つの条件全てを満たす。
【0087】
特に好ましくは、成分Cとして存在するのは、フェノキシホスファゼン(全てのR=フェノキシ、式13g)であって、これは単独であるか成分Cとして式(13)に従う更なるホスファゼンを伴い、k=1であるオリゴマー(ヘキサフェノキシホスファゼン)の割合は、フェノキシホスファゼンの量に基づいて、50mol%~98mol%、特に好ましくは60重量%~72重量%である。フェノキシホスファゼンを使用する場合、k=2であるオリゴマーの割合は、特別に好ましくは、15重量%~22重量%であり、k≧3であるものは、10重量%~13重量%である。
【化14】
【0088】
或いは、成分Cは、特別に好ましくは、成分Cに基づいて三量体(k=1)含有量が70mol%~85mol%、四量体(k=2)含有量が10mol%~20mol%、それより多量体のオリゴマーホスファゼン(k=3、4、5、6、及び7)の割合が3mol%~8mol%であり、k≧8であるホスファゼンオリゴマーが0.1mol%~1mol%であるフェノキシホスファゼンを含み、特別に好ましくは、そのようなフェノキシホスファゼンである。
【0089】
代替の好適な実施の形態において、nは、kの算術平均として定義され、このnは、1.10~1.75、好ましくは1.15~1.50、より好ましくは1.20~1.45、特に好ましくは1.20~1.40の範囲にある(範囲の境界値を含める)。
【数1】
【0090】
ホスファゼン及びその調製は、例えば、欧州特許出願公開第728811号、独国特許出願公開第1961668号、及び国際公開第97/40092号に記載されている。
【0091】
それぞれのブレンド試料中のオリゴマー組成は、合成後に、31P NMR(化学シフト;三量体δ:6.5ppm~10.0ppm;四量体δ:-10ppm~-13.5ppm;それより多量体のオリゴマーδ:-16.5ppm~-25.0ppm)により、検出及び定量が可能である。
【0092】
特別に好ましくは、成分Cは、式(12)に従うビスフェノールA系オリゴリン酸エステル及び/又は式(13)に従う環状ホスファゼンを含み、最も好ましくは、成分Cは、式(12)に従うビスフェノールA系オリゴリン酸エステル及び/又は式(13)に従う環状ホスファゼンである。
【0093】
本発明による組成物中のリン含有難燃剤の割合は、組成物全体に基づいて、2.5重量%~8.0重量%未満、好ましくは3重量%~6重量%、特に好ましくは4重量%~6重量%、特別に好ましくは4.0重量%~6.0重量%である。
【0094】
成分D
本発明による組成物は、成分Dとしてフッ素含有ドリップ防止剤を含有し、これは、2種以上のドリップ防止剤の混合物の場合がある。ドリップ防止剤(抗ドリップ剤)の合計量は、少なくとも1種のドリップ防止剤で0.2重量%~2.0重量%、好ましくは0.21重量%~1.6重量%、特に好ましくは0.25重量%~1.0重量%である。
【0095】
ドリップ防止剤として、フッ化重合体、特にポリオレフィンが、好ましくは使用される。
【0096】
ドリップ防止剤として優先的に使用されるフッ化ポリオレフィンは、高分子量であり、ガラス転移温度が-30℃超、一般的に100℃超であり、フッ素含有量が、好ましくは65重量%~76重量%、特に70重量%~76重量%である。好適なフッ化ポリオレフィンは、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオリド、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、及びエチレン/テトラフルオロエチレン共重合体である。フッ化ポリオレフィンは、既知である("Vinyl and Related Polymers" by Schildknecht, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1962, pages 484-494、"Fluoropolymers" by Wall, Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, Inc., New York, volume 13, 1970, pages 623-654、"Modern Plastics Encyclopedia", 1970-1971, volume 47, No. 10 A, October 1970, McGraw-Hill, Inc., New York, pages 134 and 774、"Modern Plastics Encyclopedia", 1975-1976, October 1975, volume 52, No. 10 A, McGraw-Hill, Inc., New York, pages 27, 28 and 472、並びに米国特許第3671487号、同第3723373号、及び同第3838092号を参照)。これらは、既知の方法により、例えば、水性媒体中、フリーラジカル形成触媒(例えば、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、又はペルオキソ二硫酸アンモニウム等)を用いて、圧7kg/cm2~71kg/cm2及び温度0℃~200℃で、好ましくは温度20℃~100℃で、テトラフルオロエチレンを重合させることにより、調製可能である。更なる詳細は、例えば、米国特許第2393967号で得られる。
【0097】
使用形態に応じて、フッ化ポリオレフィンの密度は、ISO 1183-1(2019-09)に準じて特定して、1.2g/cm3~2.3g/cm3、好ましくは2.0g/cm3~2.3g/cm3、粒径中央値は、光学顕微鏡又は白色光干渉法により特定して0.05μm~1000μmにあることが可能である。
【0098】
適切なテトラフルオロエチレン重合体粉末は、市販品であり、例えば、商品名Teflon(商標)でDuPontから入手することができる。
【0099】
このように、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の使用が特に優先されるが、フッ素含有ドリップ防止剤としてPTFE含有組成物の形態にあるものも使用される。PTFE含有組成物が使用される場合、その最小使用量は、組成物全体に存在するPTFEが、少なくとも0.2重量%、好ましくは少なくとも0.21重量%、特に好ましくは少なくとも0.25重量%であれば十分である。PTFE含有組成物として、Hostaflon(商標)TF2021又はPTFEブレンド、例えば、Chemtura製のBlendex(商標)B449(約50重量%のPTFE及び約50重量%のSAN(80重量%のスチレン及び20重量%のアクリロニトリル由来))が挙げられる。特別に優先されるのは、フッ素含有ドリップ防止剤としてPTFE又はPTFE/SANブレンドを使用することである。
【0100】
成分E
本発明によるポリカーボネート組成物は、成分B、成分C、及び成分Dとは異なる追加添加剤を1種以上含有することができ、存在する場合、これらを「成分E」と総称する。
【0101】
他の通常添加剤(「追加添加剤」)は、任意選択で(0重量%)、好ましくは最大20重量%、より好ましくは最大10重量%、なおもより好ましくは0.1重量%~5重量%、特に好ましくは0.1重量%~3重量%、特別に好ましくは0.2重量%~1.0重量%存在し、これらの重量パーセンテージは、組成物の合計重量に基づく。追加添加剤のグループは、成分Cに従うどのようなリン含有難燃剤も含まない。特に、追加添加剤のグループは、どのようなフッ素含有ドリップ防止剤も含まない。というのも、これはすでに成分Dで記載されているからである。
【0102】
そのような追加添加剤は、典型的にポリカーボネートに添加されるとおり、特には、熱安定剤、抗酸化剤、離型剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、耐衝撃性改良剤、帯電防止剤、成分Cとは異なる難燃剤、蛍光増白剤、充填剤、光散乱剤、加水分解安定剤、トランスエステル化安定剤、(有機)色素、(有機/無機)顔料、相溶化剤、流動性向上剤、及び/又はレーザーマーキング用添加剤であって、特にはポリカーボネート系組成物に典型的な量である。そのような添加剤は、例えば、欧州特許出願公開第0839623号、国際公開第96/15102号、欧州特許出願公開第0500496号に、又は"Plastics Additives Handbook", Hans Zweifel, 5th Edition 2000, Hanser Verlag, Munichに記載されている。こうした添加剤は、個別に添加することも、そうでなければ混合物として添加することもでき、本発明に従って好適な添加剤である。
【0103】
追加添加剤が結局存在する場合、追加添加剤としてより好ましく存在するのは、熱安定剤、抗酸化剤、離型剤、有機色素、有機顔料、無機顔料からなる群より選択される1種以上の追加添加剤である。特には、追加添加剤の割合は、好ましくは0重量%~3重量%である。
【0104】
存在する追加添加剤は、特別に好ましくは、少なくとも1種の熱安定剤、抗酸化剤、及び/又は離型剤である。
【0105】
高いCTI及び良好な難燃性という本発明の効果に顕著な負の影響を及ぼさず、好ましくはまた、ISO 306:2014-3、VST方法Bに準じて特定されるビカー温度を110℃未満に低下させない場合に、そのような添加剤のみを、そのような量でのみ、添加することができることを理解されよう。したがって、成分Cに従うリン含有難燃剤に加えて、更なる難燃剤が0.05重量%以下で存在することが極めて好適である。
【0106】
本発明による組成物は、成分Cに加えて、更なる難燃剤を含有することができるが、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属、アルカリ土類金属、又はアンモニウム塩、及びそれらの組合せの群から選択されるものを含まず、「誘導体」は、水素原子又は官能基の代わりに、異なる原子又は異なる原子団を有しているか、1つ以上の原子/原子団が除去されてしまっている分子構造を有する化合物を意味すると解釈される。したがって、親化合物は依然として認識可能である。
【0107】
本発明による組成物に存在しないそのような難燃剤は、特に、ペルフルオロブタン硫酸ナトリウム若しくはカリウム、ペルフルオロメタンスルホン酸ナトリウム若しくはカリウム、ペルフルオロオクタン硫酸ナトリウム若しくはカリウム、2,5-ジクロロベンゼン硫酸ナトリウム若しくはカリウム、2,4,5-トリクロロベンゼン硫酸ナトリウム若しくはカリウム、ジフェニルスルホンスルホン酸ナトリウム若しくはカリウム、2-ホルミルベンゼンスルホン酸ナトリウム若しくはカリウム、(N-ベンゼンスルホニル)ベンゼンスルホンアミドナトリウム若しくはカリウム、又はそれらの混合物からなる群より選択される1種以上の化合物であり、これらの中でも特に好ましくは、ペルフルオロブタン硫酸ナトリウム若しくはカリウム、ペルフルオロオクタン硫酸ナトリウム若しくはカリウム、ジフェニルスルホンスルホン酸ナトリウム若しくはカリウム、又はそれらの混合物、特にはペルフルオロ-1-ブタンスルホン酸カリウムである(これは、とりわけ、Lanxess, Leverkusen, GermanyからBayowet(商標)C4として市販されている)。
【0108】
特に好ましく存在する添加剤は、離型剤であり、より好ましくは脂肪酸エステル系の離型剤、なおもより好ましくはステアリン酸エステル系の離型剤、特別に好ましくはペンタエリスリトール系の離型剤である。ペンタエリスリトールテトラステアレート(PETS)及び/又はモノステアリン酸グリセロール(GMS)の使用が特に優先される。1種以上の離型剤が使用される場合、その量は、組成物全体のそれぞれの場合に基づいて、好ましくは最大1.0重量%(この値を含める)、より好ましくは0.01重量%~0.7重量%、特に好ましくは0.02重量%~0.60重量%である。また、離型剤が存在する場合、フッ素含有ドリップ防止剤の量は、少なくとも0.5重量%、特に好ましくは少なくとも0.5重量%のPTFEである。
【0109】
同じく特に優先されて存在する添加剤は、熱安定剤である。熱安定剤の量は、組成物全体に基づいて、好ましくは最大0.20重量%、より好ましくは0.01重量%~0.10重量%、なおもより好ましくは0.01重量%~0.05重量%、特に好ましくは0.015重量%~0.040重量%である。
【0110】
適切な熱安定剤は、特に、リン酸エステル、亜リン酸エステル、亜ホスホン酸エステル、ホスフィン、及びそれらの混合物の群から選択されるリン系安定剤である。例として、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸アルキルジフェニル、亜リン酸ジアルキルフェニル、亜リン酸トリス(ノニルフェニル)、亜リン酸トリラウリル、亜リン酸トリオクタデシル、二亜リン酸ジステアリルペンタエリスリトール、亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)(Irgafos(商標)168)、二亜リン酸ジイソデシルペンタエリスリトール、二亜リン酸ビス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトール、二亜リン酸ビス(2,4-ジクミルフェニル)ペンタエリスリトール(Doverphos(商標)S-9228)、二亜リン酸ビス(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、二亜リン酸ジイソデシルオキシペンタエリスリトール、二亜リン酸ビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)ペンタエリスリトール、二亜リン酸ビス(2,4,6-トリス(tert-ブチルフェニル)ペンタエリスリトール、三亜リン酸トリステアリルソルビトール、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)-4,4’-ビフェニレンジホスホナイト、6-イソオクチルオキシ-2,4,8,10-テトラ-tert-ブチル-12H-ジベンゾ[d,g]-1,3,2-ジオキサホスホシン、亜リン酸ビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)メチル、亜リン酸ビス(2,4-ジ-tert-ブチル-6-メチルフェニル)エチル、6-フルオロ-2,4,8,10-テトラ-tert-ブチル-12-メチルジベンゾ[d,g]-1,3,2-ジオキサホスホシン、2,2’,2’’-ニトリロ[トリエチルトリス(3,3’,5,5’-テトラ-tert-ブチル-1,1’-ビフェニル-2,2’-ジイル)ホスファイト]、亜リン酸2-エチルヘキシル(3,3’,5,5’-テトラ-tert-ブチル-1,1’-ビフェニル-2,2’-ジイル)、5-ブチル-5-エチル-2-(2,4,6-トリ-tert-ブチルフェノキシ)-1,3,2-ジオキサホスフィラン、二亜リン酸ビス(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、トリフェニルホスフィン(TPP)、トリアルキルフェニルホスフィン、ビスジフェニルホスフィノエタン、又はトリナフチルホスフィンが挙げられる。これらは、単独でも混合物としてでも使用され、例えば、Irganox(商標)B900(Irgafos(商標)168とIrganox(商標)1076の比4:1の混合物)又はDoverphos(商標)S-9228とIrganox(商標)B900/Irganox(商標)1076の混合物がある。特に好ましくは、トリフェニルホスフィン(TPP)、Irgafos(商標)168、又は亜リン酸トリス(ノニルフェニル)、或いはそれらの混合物が使用される。
【0111】
フェノール抗酸化剤、例えば、アルキル化モノフェノール、アルキル化チオアルキルフェノール、ヒドロキノン、及びアルキル化ヒドロキノンを使用することも可能である。Irganox(商標)1010(3-(4-ヒドロキシ-3,5-ジ-tert-ブチルフェニル)プロピオン酸ペンタエリスリトール;CAS:6683-19-8)及びIrganox1076(商標)(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル)を、好ましくは0.05重量%~0.5重量%の量で使用することが特に優先される。
【0112】
スルホン酸エステル又はリン酸アルキル、例えば、リン酸モノ、ジ、及び/又はトリヘキシル、リン酸トリイソオクチル、及び/又はリン酸トリノニルを、トランスエステル化阻害剤として添加することも可能である。使用されるリン酸アルキルは、好ましくはリン酸トリイソオクチル(リン酸トリス-2-エチルヘキシル)である。様々なリン酸モノ、ジ、及び/又はトリアルキルの混合物を使用することも可能である。リン酸トリイソオクチルは、好ましくは、組成物全体に基づき、0.003重量%~0.05重量%、より好ましくは0.005重量%~0.04重量%、特に好ましくは0.01重量%~0.03重量%の量で使用される。
【0113】
耐衝撃性改良剤の例は、以下である:コアシェル型重合体、例えば、ABS又はMBS;オレフィン-アクリレート共重合体、例えば、DuPont製のElvaloy(商標)の各種又はDow製のParaloid(商標)の各種;シリコーンアクリレートゴム、例えば、三菱ケミカル株式会社(Mitsubishi Rayon Co., Ltd)製のMetablen(商標)の各種。本発明による組成物は、追加の耐衝撃性改良剤がなくても、並外れた特性プロファイルをすでに有する。したがって、本発明による組成物は、好ましくは、耐衝撃性改良剤を含まない。
【0114】
特に好ましくは、本発明による組成物中に、充填剤は存在しない。
【0115】
本発明に従って特に好適な組成物は、以下のみからなる:
A)79.0重量%超の芳香族ポリカーボネート、
B)2.0重量%超~6.0重量%、特に5.0重量%未満のポリエチレン、
C)2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
ただし、組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在する;
E)0重量%~5重量%の1種以上の追加添加剤、
追加添加剤は、熱安定剤、抗酸化剤、離型剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、成分Cとは異なる、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩以外の難燃剤、蛍光増白剤、光散乱剤、加水分解安定剤、トランスエステル化安定剤、有機色素、有機顔料、無機顔料、相溶化剤、流動性向上剤、レーザーマーキング用添加剤、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
【0116】
本発明に従って特別に好適な組成物は、以下のみからなる:
A)83重量%~93.8重量%の芳香族ポリカーボネート、
B)3重量%~4重量%のポリエチレン、
C)3重量%~6重量%のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
ただし、組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在する;
E)0重量%~5重量%の1種以上の追加添加剤、
追加添加剤は、熱安定剤、抗酸化剤、離型剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、成分Cとは異なる、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩以外の難燃剤、蛍光増白剤、光散乱剤、加水分解安定剤、トランスエステル化安定剤、有機色素、有機顔料、無機顔料、相溶化剤、流動性向上剤、レーザーマーキング用添加剤、及びそれらの混合物からなる群より選択される。
【0117】
この場合、存在するリン含有難燃剤は、好ましくは、有機リン酸エステル、特に式(12)のもの:
【化15】
(式中、q=1~20、特に1.0~1.2である)
又は、
式(13g)のホスファゼン:
【化16】
(式中、k=1、2、又は3であり、それらの混合物を含む)
のいずれかである。これは、好ましくは、この式の各種オリゴマーの混合物であることを理解されよう。なぜなら、混合物が典型的に市販されているからである。上記で定義されるとおりの式(12)又は(13g)のうち1種のリン含有難燃剤の使用が特別に優先される。
【0118】
好適である、より好適である、特に好適である等と記載された組成物において、使用されるポリエチレンの分子量は、好ましくは、1,2,4-トリクロロベンゼン中の高温GPCにより特定して、少なくとも200000g/molである。
【0119】
成分A、成分B、成分C、成分D、及び任意選択で成分Eを混合して含有し、任意選択で更なる構成要素も含む本発明による重合体組成物は、粉末プレミックスを用いて調製することができる。複数のペレット材料又はペレット材料と粉末とのプレミックスを本発明に従う添加剤(additions)とともに使用することもできる。成分混合物を適切な溶媒に加えた溶液から生成したプレミックスを使用することもでき、この場合、任意選択で溶液の均一化を行なってから溶媒を除去する。特には、本発明による組成物の成分Eと称する添加剤及び更なる構成要素も、既知の方法により、又はマスターバッチの形で導入することができる。添加剤及び更なる構成要素の導入には特にマスターバッチの使用が好適であり、それぞれの重合体マトリクスに基づくマスターバッチが特に使用される。
【0120】
本発明による組成物は、例えば、押出しすることができる。押出し後、押出物を冷却及び粉砕することができる。射出成形機械の可塑化ユニットにおいて、融液中でプレミックスを合わせて混合することもできる。この場合、融液は、後続の工程で直接成形物品へと変換される。
【0121】
本発明による組成物は、好ましくは、EE部門の部品用、特に、高電圧スイッチ、インバータ、リレー、電子コネクタ、電気コネクタ、回路ブレーカー、太陽光発電用途用部品、電動機、ヒートシンク、電気自動車用充電器及び充電プラグ、電気接続箱、スマートメーター筺体、小型回路ブレーカー、母線用の成形物の製造に使用される。
【0122】
したがって、本発明は、本発明による組成物のみからなる、又は本発明による組成物でできた領域を含む成形物、並びに本発明による組成物のみからなる、又は本発明による組成物のみからなる領域を含む要素すなわち成形物を含む、相当する部品又は部品の一部も提供する。
【0123】
部品は、好ましくは、少なくとも400Vの作業電圧用に設計される。しかしながら、欧州の典型的な家庭作業電圧である230V±23V用に設計することもできる。しかしながら、導電体間の距離の短縮が、今回、達成可能である。
【0124】
本発明によるポリカーボネート組成物の高い比較トラッキング指数は、このポリカーボネート材料を使用して、ある部品の2つの導電体間の距離を、ポリカーボネートを使用して以前に可能であったものより短縮することを可能にする。
【0125】
したがって、本発明は、お互いに対して第一距離d1及び第二距離d2にある第一導電体及び第二導電体を含む、EE部品も提供し、
これらの導電体は、本発明による熱可塑性組成物で作られた要素を介して接続されており、この要素は、第一導電体及び第二導電体と直接接触しており、
距離d1は、熱可塑性組成物でできた要素の表面に沿った、第一導電体と第二導電体の間の最短距離であり、
距離d2は、空気を通じた、第一導電体と第二導電体の間の最短距離であり、
d2は、それぞれの作業電圧において、空気を通じたスパークが予防されるようにして選択され、
d1は、以下に列挙される作業電圧Uにおいて、以下のとおりである:
d1i(0V≦U≦250V):1.8mm~<2.5mm
d1ii(250V<U≦500V)=3.6mm~<5.0mm
d1iii(500V<U≦1000V)=7.1mm~<10.0mm。
【0126】
そのように短い距離は、少なくともCTIが400Vである材料を用いてのみ達成可能である。
【0127】
「本発明による熱可塑性組成物でできた要素」は、本明細書において、本発明による熱可塑性組成物のみからなる要素が存在する、すなわち組成物が、追加成分と混合されていないことを意味する。
【0128】
材料のCTIが600Vの場合、更に短い距離が達成可能であり、例えば、その場合にd1は、列挙される作業電圧において、好ましくは以下のとおりである:
d1i(0V≦U≦250V):1.3mm~<2.5mm、
d1ii(250V<U≦500V)=2.5mm~<5.0mm、
d1iii(500V<U≦1000V)=5.0mm~<10.0mm。
【0129】
CTIが600Vである材料を使用する場合、d1は、列挙される作業電圧において、特に好ましくは以下のとおりであり:
d1i(0V≦U≦250V):1.3mm~<1.8mm、
d1ii(250V<U≦500V)=2.5mm~<3.6mm、
d1iii(500V<U≦1000V)=5.0mm~<7.1mm、これらの距離は、たとえCTIが400V又は450Vである材料を用いたとしても不可能であり、CTIが600Vであることを必要とする。
【0130】
汚染の度合いが導電性に影響を及ぼすことは既知である。言及される距離d1及びd2は、例えば、構造的遮蔽ゆえに、ISO 20653:2013-02に準じてIP6K9K度の保護物を接着可能である部品において、実用性がある。
【0131】
本発明に従って好適である熱可塑性組成物は、DIN EN 60664-1に準じて分類すると、絶縁材料グループII(400V≦CTI<600V)に属し、特別に好適な組成物は、絶縁材料グループI(600V≦CTI)に属する。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【0132】
1.原材料及び試験方法の説明
a)原材料
成分A-1:ビスフェノールAに基づく直鎖ポリカーボネート、これはメルトボリュームフローレート12cm3/(10分)を有し(ISO 1133:2012-03に準じ、試験温度300℃、及び負荷1.2kgにおいて)、成分E-3としてトリフェニルホスフィン熱安定剤を250ppm(=0.025重量%、成分Aの合計重量に基づく)含有する。
【0133】
成分A-2:ビスフェノールAに基づく直鎖ポリカーボネート、これはメルトボリュームフローレート6cm3/(10分)を有する(ISO 1133:2012-03に準じ、試験温度300℃、及び負荷1.2kgにおいて)。
【0134】
成分B-1:UMFI 30X超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、Shamrock Technologies製、これは、ISO 13320:2009に準じてレーザー回折により特定される粒径中央値(D50)が30μmである。
【0135】
成分B-2:Formolene LH5320高密度ポリエチレン、Formosa Plastics製、これは、ASTM D1505-18に準じて特定される密度が0.953g/cm3であり、ASTM D1238-20に準じて測定されるメルトボリュームフローレートが20g/10分である。
【0136】
成分C-1:式(12)の有機リン酸エステル、q=1.0~1.2。ビスフェノールAビス(ジフェニルホスフェート)、株式会社ADEKA製。
【0137】
成分C-2:Rabitle FP110フェノキシシクロホスファゼン、株式会社伏見製薬所(日本)製、式(13g)であり、三量体含有量(k=1)は約68mol%。
【0138】
成分Cx:ペルフルオロ-1-ブタンスルホン酸カリウム、Bayowet(商標)C4としてLanxess AG, Leverkusen, Germanyから市販されている、CAS番号第29420-49-3号。
【0139】
成分D-1:ADS5000 SANカプセル化ポリテトラフルオロエチレン(約50重量%のPTFE(フッ素含有ドリップ防止剤)及び約50重量%のSAN)、Chemical Innovation Co., Ltd. Thailand製。
【0140】
成分D-2:フッ素含有ドリップ防止剤。Teflon CFP6000Xポリテトラフルオロエチレン、Chemours Netherlands B.V.製。
【0141】
成分E-1:離型剤。テトラステアリン酸ペンタエリスリトール、Loxiol VPG 861としてEmery Oleochemicals Groupから市販されている。
【0142】
成分E-2:抗酸化剤。Irganox(商標)B900、BASF製(Irgafos(商標)168(亜リン酸トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル))とIrganox(商標)1076(3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)プロピオン酸オクタデシル)との重量比4:1の混合物)。
【0143】
b)試験方法
比較トラッキング指数(CTI):
比較トラッキング指数を特定する目的で、本明細書中に記載される組成物を、IEC 60112:2009に基づく迅速試験法に準じて試験した。この目的で、0.1%塩化アンモニウム試験溶液(395ohm・cm抵抗性)を、寸法60mm×40mm×4mmの試験片表面、4mmの間隔で離した2本の隣り合う電極の間に、時間間隔30秒で滴下した。試験電圧を、電極間に印加し、試験過程にわたり変化させた。第一の試験片は、開始電圧300V又は350Vで試験した。電圧につき、合計で最大50滴(30秒ごとに1滴)を、2秒にわたり0.5A超のトラッキング電流が生じない限り又は試料が燃焼しない限り、滴下した。50滴後、電圧を50V上昇させ、この上昇した電圧で、上記した手順に従って新たな試験片を試験した。このプロセスは、600Vに到達又はトラッキング電流若しくは燃焼の発生のいずれかが起こるまで続けた。上記した効果のいずれか1つが50滴未満ですでに生じた場合、電圧を25V低下させ、この低下させた電圧で新たな試験片を試験した。電圧は、試験がトラッキング電流又は燃焼を起こさずに50滴を終了するまで低下させた。したがって、この手順は、組成物がトラッキング電流を生じさせることなく試験溶液50滴に耐えることができる最大可能電圧を特定するのに使用された。最後に、確認のため、4つの更なる試験片を、特定された最大電圧でそれぞれ50滴を用いて試験した。この確認された値を、実施例におけるCTIとして報告した。100滴値は特定しなかった。というのも指定される標準「に基づく迅速試験方法」だからである。
【0144】
難燃性:
ポリカーボネート組成物の難燃性は、Underwriters Laboratories法UL 94 Vに準じて、厚さ1.5mm~3mmで試験した。試験した試験棒は、あらかじめ7日間50%相対湿度及び70℃周辺温度で調整した。
【0145】
試験片の挙動に応じて、様々な燃焼クラスに割り当てる。これには、炎が消えるまでの時間、ドリップ耐性、又は材料が燃焼ドリップを生成するかどうかが含まれる。本明細書中以下、特定されるクラスを、V0、V1、及びV2と指定する。これらは、5つの試験片を試験した合計に基づいて確定される。
【0146】
V0:炎に対して試験片の長軸を180°にして(垂直)配置した場合に、炎を取り除いた後の残炎時間の平均が10秒以下であり、試験片の下に配置された脱脂綿に着火するプラスチック粒子のドリップをなにも生成しない、試験片。5つの試験片のそれぞれに2回炎を適用した合計残炎時間は、最大で50秒である。
【0147】
V1:V0とは対照的に、この場合の最大残炎時間の平均は、30秒未満であるが、この場合も、ドリップする粒子又は脱脂綿の着火は許容されない。5つの試験片のそれぞれに2回炎を適用した合計残炎時間は、250秒未満である。
【0148】
V2:V0及びV1とは対照的に、この分類では、脱脂綿に着火するプラスチック粒子のドリップが形成される。個別の残炎時間は30秒未満であり、5つの試験片のそれぞれに2回炎を適用した合計残炎時間は、250秒未満である。
【0149】
f:残炎時間が上記を超える場合、この試験では、難燃性を割り当てない。
【0150】
耐熱変形性:
組成物の耐熱変形性は、寸法80mm×10mm×4mmの試験片で、ISO 306:2014-3に準じて、ビカー軟化温度(方法B、試験力50N、加熱速度50K/h)に基づき特定した。
【0151】
2.試験片の製造
組成物を、Coperion製25mm二軸押出機で処理量20kg/hで調製した。押出機中の重合体溶融物の温度は260℃~280℃であり、平均スクリュー速度は225rpmであった。
【0152】
標準射出成形法を用い、溶融温度280℃及び型温度80℃で、成形用配合物から寸法60mm×40mm×4mmの試験片を製造した。
【0153】
3.結果
以下の表において、「n.t.」は、「試験せず」を意味し、「f」は、「失敗」を意味する。「*」は、「UL Yellow Cardから得た」ことを意味する。
【0154】
【0155】
表1は、ポリカーボネート及び様々な含有量の超高分子量ポリエチレン(UMWPE)からなる組成物を示す。CTI試験の結果から、ポリカーボネートの比較トラッキング指数が、3重量%及び4重量%のUHMWPEを加えることにより、顕著に600Vに改善可能であることが示される(実施例V-4、V-5)。2.0重量%以下のPEでは、CTI値に、影響を及ぼすとしても、何かしら負の影響であるか、最もましだとして何も影響しないか、である(V-1、V-2、V-3)。PEの量を更に増やしたとしても、今度はCTI値が不良になることが目立つが、このことは、PC/PE組成には或る特定の好適な範囲が存在し、600VのCTIを達成するためには、PE含有量は低すぎてもいけないが高すぎてもいけないことを明らかに示す。しかしながら、以下の結果も、本明細書において考慮に入れなければならない。というのも、リン含有難燃剤もまた影響を及ぼすからである。極めて狭い範囲内で、PEの添加は、ポリカーボネートのビカー軟化温度に負の影響を及ぼさない。
【0156】
【0157】
表2は、ポリカーボネートにUHMWPEをBDP及びPTFEと組み合わせて含む組成物を示す。個々の組成物の結果から、難燃剤及びドリップ防止剤の、比較トラッキング指数及び燃焼性能両方に対する影響が示される。驚いたことに、PC/PE混合物にBDPを添加すること自体は、CTIの低下を招かない。しかしそれぞれの例において、UL94に準ずる燃焼分類で所望のV0を達成する目的で、PTFE又はPTFE/SANの組合せが必要である(V-9を参照)。V-10及びE-13の結果を比較して検討した場合、目立つのは、離型剤の添加により燃焼性能が幾分悪化し、0.5重量%のPTFE/SAN(50:50混合物)、すなわち0.25重量%のPTFEでは、ドリップ防止剤として不十分であるということである。これを、純PTFE粉末を代替的に添加した組成物であるE-13と対比させると、このことが、燃焼性能に顕著な改善を招く。同じことはE-12にも当てはまり、E-12は、計算により同様に0.5重量%のPTFE(SANとの50:50のマスターバッチ中)を含有する。したがって、純PTFEが或る特定の最小含有量(この場合0.5重量%)で必要とされると結論づけることができる。
【0158】
【0159】
表3は、BDPを様々な濃度で添加する場合のCTI及び難燃性に対する影響を示す。濃度8重量%以上のBDP(これに関しては、表2も参照)は、CTIに対して顕著な負の効果を有し、ドリップ防止剤なしでは、UL 94 V0分類を達成することができない(V-19、V-20を参照)。6重量%のBDPと0.25重量%のPTFEの組合せ(マスターバッチ中、E-16)は、所望の高CTI及びV0分類をもたらす。比較的薄い壁厚さの場合でさえも十分なV0分類であることを確実にするためには、0.5重量%以上のPTFEというより高濃度のPTFE(E-17)、同じくマスターバッチD-1の形状にあるものを、6重量%のBDPと組み合わせて使用しなければならない(E18)。しかしながら、UHMWPEを用いた場合とまた等しく、HDPEを、BDP及びPTFEと組み合わせて用いることで、2mmでCTIが600V及びV0分類である材料を、原則的に得ることもできる(E-21を参照)。
【0160】
【0161】
表4は、ホスファゼンを様々な濃度で添加する場合のCTI及び難燃性に対する影響を示す。BDPを含む組成物に匹敵して、ホスファゼンを比較的高濃度で含む混合物も、顕著に低下したCTIを有する。値は、BDP添加組成物のものよりも更に低い(V-25、V-26を参照)。目立つのは、ホスファゼンを用いる場合、BDPとは対照的に、PTFEを含まない混合物が、どの例でも600VのCTIを提供しないことである(V-22を参照)。CTI及び難燃性(V0)の両方を達成するためには、この場合、純PTFEを最小量で0.5重量%必要とし(E-24を参照)、SANとの50:50混合物も、この場合同じ結果をもたらす(E-23)。上記ですでに示したとおり、UHMWPEの代わりにHDPEを用いて等しく良好な特性が達成可能である(E-27)。
【0162】
【0163】
表5の結果は、難燃剤として金属スルホン酸塩(C4塩、Cx)を使用することが、BDPを添加するよりも顕著に大きな影響を、比較トラッキング指数に対して及ぼすことを示す。一方で、極めて低い濃度では、CTIに対して負の影響を及ぼさず(実施例V-28)、0.09重量%という低濃度では、必然的にCTIの225Vへの降下を伴い(V-29)、これは、純ビスフェノールA系ポリカーボネートの比較トラッキング指数より低い。BDPを添加することにより2mmでUL 94 V0分類が達成可能でありながら、CTI値は、低レベルのままである(V-30)。
【手続補正書】
【提出日】2024-02-15
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0083
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0083】
好ましくは、四量体(k=2)の割合は、成分Cに基づいて、2mol%~50mol%、より好ましくは5mol%~40mol%、なおもより好ましくは10mol%~30mol%、特に好ましくは10mol%~22mol%である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0084
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0084】
好ましくは、それより多量体のオリゴマーホスファゼン(k=3、4、5、6、及び7)の割合は、成分Cに基づいて、0mol%~30mol%、より好ましくは2.5mol%~25mol%、なおもより好ましくは5mol%~20mol%、特に好ましくは6mol%~15mol%である。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0085
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0085】
好ましくは、k≧8であるオリゴマーの割合は、成分Cに基づいて、0mol%~2.0mol%、好ましくは0.10mol%~1.00mol%である。
【手続補正4】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性組成物であって、
A)少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネート、
B)2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、
C)2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
を含有し、
該組成物は、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩の群から選択される難燃剤を含まず、
該組成物が、4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在し、
前記重量%の数字は、該組成物全体に基づくものである、
熱可塑性組成物。
【請求項2】
前記ポリエチレンは、HDPE、HMWPE、UHMWPE、又はそれらの混合物である、請求項1に記載の熱可塑性組成物。
【請求項3】
前記リン含有難燃剤は、有機リン酸エステル、ホスファゼン、又はそれらの混合物である、請求項1又は2に記載の熱可塑性組成物。
【請求項4】
リン含有難燃剤として、式(11)の有機リン酸エステルが存在し、
【化1】
式中、
R
1、R
2、R
3、及びR
4は、それぞれ独立して、直鎖又は分岐鎖C
1~C
8-アルキルラジカル、及び/又は任意選択で直鎖又は分岐鎖アルキル置換されたC
5~C
6-シクロアルキルラジカル、C
6~C
10-アリールラジカル、又はC
7~C
12-アラルキルラジカルであり、
nは、独立して、0又は1であり、
qは、独立して、0、1、2、3、又は4であり、
Nは、1~30の数であり、
R
5及びR
6は、互いに独立して、直鎖又は分岐鎖C
1~C
4-アルキルラジカル、好ましくはメチルラジカルであり、
Yは、直鎖又は分岐鎖C
1~C
7-アルキリデン、直鎖又は分岐鎖C
1~C
7-アルキレンラジカル、C
5~C
12-シクロアルキレンラジカル、C
5~C
12-シクロアルキリデンラジカル、-O-、-S-、-SO-、SO
2、又は-CO-である、
又は
リン含有難燃剤として、式(13g)のホスファゼンが存在し、
【化2】
式中、k=1、2、又は3であり、それらの混合物を含む、
請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物。
【請求項5】
3重量%~6重量%のリン含有難燃剤を含有する、請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物。
【請求項6】
追加添加剤として離型剤が存在し、フッ素含有ドリップ防止剤としてPTFEが存在し、PTFEの量は少なくとも0.5重量%である、請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物。
【請求項7】
3重量%~4重量%のポリエチレンを含有する、請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物。
【請求項8】
請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物であって、
A)少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネート、
B)2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、
C)2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、
D)0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤、
ただし、前記組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在する;
E)0重量%~5重量%の1種以上の追加添加剤、
この追加添加剤は、熱安定剤、抗酸化剤、離型剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、帯電防止剤、成分Cとは異なる、脂肪族又は芳香族のスルホン酸、スルホンアミド、又はスルホンイミド誘導体のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、又はアンモニウム塩以外の難燃剤、蛍光増白剤、光散乱剤、加水分解安定剤、トランスエステル化安定剤、有機色素、有機顔料、無機顔料、相溶化剤、流動性向上剤、レーザーマーキング用添加剤、及びそれらの混合物からなる群より選択される;
のみからなる、熱可塑性組成物。
【請求項9】
請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物のみからなる、又は請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物でできた領域を含
み、高電圧スイッチ、インバータ、リレー、電子コネクタ、電気コネクタ、回路ブレーカー、太陽光発電システム、電動機、ヒートシンク、電気自動車用充電器及び充電プラグ、電気接続箱、スマートメーター筺体、小型回路ブレーカー、母線の一部である、成形物。
【請求項10】
少なくとも70重量%の芳香族ポリカーボネートを含有する熱可塑性組成物において3mmで600VのCTI及びUL94 V0分類を達成するための、2.0重量%超~6.0重量%のポリエチレン、2.5重量%~8.0重量%未満のリン含有難燃剤、及び0.2重量%~2.0重量%のフッ素含有ドリップ防止剤の使用であって、前記組成物が4.0重量%超のポリエチレンを含有する場合、少なくとも0.5重量%のフッ素含有ドリップ防止剤が存在し、前記重量%の数字は、得られる組成物全体に基づくものである、使用。
【請求項11】
EE部品であって、
お互いに対して第一距離d1及び第二距離d2にある第一導電体及び第二導電体、
を含み、
これらは請求項1
又は2に記載の熱可塑性組成物を介して接続されており、該熱可塑性組成物は前記第一導電体及び前記第二導電体と直接接触しており、
前記距離d1は、前記熱可塑性組成物の表面に沿った、前記第一導電体と前記第二導電体の間の最短距離であり、
前記距離d2は、空気を通じた、前記第一導電体と前記第二導電体の間の最短距離であり、
d2は、それぞれの作業電圧において、空気を通じたスパークが予防されるように選択され、
d1は、以下に列挙される作業電圧Uにおいて、以下:
d1i(0V≦U≦250V):1.3mm~<2.5mm
d1i
i(250V<U≦500V)=2.5mm~<5.0mm
d1iii(500V<U≦1000V)=5.0mm~<10.0mm
である、前記EE部品。
【国際調査報告】