(57)【要約】【課題】本発明は、スチレン系樹脂に表面処理された機能性の無機フィラを混和させた樹脂組成物に係り、特に機械特性の向上を図ったものである。【解決手段】かゝる本発明は、シンジオタクチックポリスチレン系樹脂１００重量部に対して、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシラン、例えば、ベンジルトリエトキシシランにより、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量で表面処理された無機フィラを１５〜３０重量部添加してなるスチレン系樹脂組成物にある。そして、上記表面処理剤であるアルコキシシランが無機フィラとの結合性がよく、かつ、スチレン系樹脂に対しても優れた相溶性を有するものと考えられ、この結果として、大幅な物性の向上が得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シンジオタクチックポリスチレン系樹脂１００重量部に対して、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシランにより、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量で表面処理された無機フィラを１５〜３０重量部添加してなることを特徴とするスチレン系樹脂組成物。
【請求項２】
前記無機フィラが、ガラス繊維であることを特徴とする請求項１記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項３】
前記シンジオタクチックポリスチレン系樹脂は、比重が１．００〜１．２０で、その引張り強さが３５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のスチレン系樹脂組成物。
【請求項４】
前記請求項１、２又は３記載のスチレン系樹脂組成物により成形された樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スチレン系樹脂に無機フィラを混和させた樹脂組成物及びこれを用いた樹脂成形品に係り、特に樹脂組成物の物性の向上を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一般的にポリマの機械特性の向上を図るため、ガラス繊維などの無機フィラを混和することが広く行われている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。そして、通常、ガラス繊維をベースのポリマ樹脂１００重量部に対して、５〜４０重量部程度添加している。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０５−２３９３６３号公報  ２〜１１頁
【特許文献２】
特開平０８−１３４２６４号公報  ２〜５頁
【０００４】
このガラス繊維の場合、添加量の増量によって、即ち４０重量部程度までは、機械特性の向上が期待できるものの、これを越えた大量添加となると、ポリマと無機フィラ間の界面欠陥が増大するのか、増量の割りには、期待された機械特性の向上が得られないという問題があった。
【０００５】
このため、ポリマと無機フィラ間の橋渡し役として、ポリマと反応性のある官能基を有すると共に、無機フィラ表面に対して結合し易い、シランカップリング剤、例えばアルキルシランやビニルシランなどからなる表面処理剤を用いて、予め無機フィラを表面処理した上で、使用することが行われている。この表面処理された機能性無機フィラの場合、通常の添加量によっても、良好な機械特性の向上が得られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ポリマがスチレン系樹脂の場合、樹脂側に適当な反応性官能基がないため、上記したように、通常用いられているシランカップリング剤によって表面処理剤された無機フィラを使用しても、機械特性などの十分な物性の向上が得られないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明者が、上記以外の種々のシランカップリング剤について、種々の試験を行ったところ、スチレン系樹脂に対しては、特定のシランカップリング剤を用いてガラス繊維を表面処理した場合、良好な機械特性の向上が得られることを見い出した。このような効果が発現する機構については明確ではないが、ベースホリマ及び表面処理剤の両方に含まれるベンゼン環のπ電子間の強い相互作用によるものと推定される。
【０００８】
つまり、シランカップリング剤として、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシラン、例えばベンジルトリエトキシシランを用い、かつ、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量で、無機フィラを表面処理した場合、このシランは、無機フィラの表面との結合性がよく、また、スチレン系樹脂に対しても、優れた相溶性を有するものと考えられる。この結果、後述するように、通常の無機フィラと同程度の添加量でも、引張強さや引張伸び、耐熱性の目安となる荷重たわみ温度などにおいて、優れた効果が得られることが分かった。
【０００９】
本発明は、このような経過を経てなされたもので、スチレン系樹脂に対して、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシランにより、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量で表面処理された無機フィラ無機フィラを添加したスチレン系樹脂組成物及びこれを用いた樹脂成形品を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、シンジオタクチックポリスチレン系樹脂１００重量部に対して、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシランにより、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量で表面処理された無機フィラを１５〜３０重量部添加してなることを特徴とするスチレン系樹脂組成物にある。
【００１１】
請求項２記載の本発明は、前記無機フィラが、ガラス繊維であることを特徴とする請求項１記載のスチレン系樹脂組成物にある。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、前記シンジオタクチックポリスチレン系樹脂は、比重が１．００〜１．２０で、その引張り強さが３５ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のスチレン系樹脂組成物にある。
【００１３】
請求項４記載の本発明は、前記請求項１、２又は３記載のスチレン系樹脂組成物により成形された樹脂成形品にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明で用いるシンジオタクチックポリスチレン系樹脂（ＳＰＳ）は、ポリスチレンと同様スチレンポリマであるが、その製造にあたって、例えばメタセロン触媒を用いることにより、結晶性のポリスチレンとして合成されたものである。通常のポリスチレンとは、立体異性体の関係にあり、その立体構造は主鎖に対してベンゼン環が規則的に交互に配列された形をとり、その結晶性から、非晶性のポリスチレン〔アタクチック型（ＡＰＳ）やアイソタクチック型（ＩＰＳ）〕とは大きく異なった性質を示す。
【００１５】
このため、このＳＰＳはエンジニアリングプラスチックとも言われ、特に、好ましくは、比重が１．００〜１．２０で、無機フィラーなどの補強材が添加される前の引張り強さが、３５Ｍｐａ以上である態様のものの使用が望まれる。この市販品としては、例えばザレックＳ−１００（比重１．０１、引張り強さ３５ＭＰａ、出光石油化学社製）などが挙げられる。このＳＰＳは、融点（Ｔｍ＝２７０℃程度）が高く、それ自体でも高い耐熱レベルが得られる。
【００１６】
また、無機フィラも、特に限定されないがガラス繊維の使用が好ましい。そして、その大きさについては、例えば、平均直径１４μｍφ、長さ３００〜３０μｍ程度のガラス繊維が挙げられる。
【００１７】
本発明で用いられる、無機フィラの表面処理剤である、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシランとしては、上記の如く、例えばベンジルトリエトキシシランが挙げられる。そして、このシランによる無機フィラに対する処理量としては、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量が好ましい。その理由は、０．５ｗｔ％未満の処理量では、十分なる表面処理効果が得られず、逆に３．０ｗｔ％を越えるようになると、表面処理剤同士の重合反応が起こり、均一な処理が行われなくなることが考えられるからである。なお、ここで、ｗｔ％の処理量というのは、表面処理前の無機フィラに対する表面処理後の無機フィラの重量増加分を重量％で表したものである。
【００１８】
この表面処理により、アルコキシシランのアルコキシル基が加水分解して、端末ＯＨ（シラノール）基となり、このシラノール基が無機フィラの表面に薄い酸化膜の酸素と水素結合することで、アルコキシシランが無機フィラの表面に結合することになる。
【００１９】
この結果、本発明のスチレン系樹脂組成物によると、無機フィラの添加量がそれほど多くないのに関わらず、従来の一般的な機能性無機フィラ、即ちアルキルシラン、例えばプロピルトリエトキシシランや、ビニルシラン、例えばビニルトリエトキシシランなどからなる表面処理剤により表面処理されたガラス繊維の無機フィラに比較して、後述の如く、大幅な物性の向上が得られる。
【００２０】
ここで、スチレン系樹脂１００重量部に対して、アルコキシシランにより表面処理された無機フィラの添加量を、１５〜３０重量部としたのは、１５重量部未満では添加量が少な過ぎて、所望の物性、例えば、引張強度（Ｔ．Ｓ．）、引張伸び、荷重たわみ温度が得られないからである。逆に、３０重量部を上限としたのは、この上限量で所望の物性が得られる一方、これを越えると、不経済で、また、かえって物性の低下を招くようになるからである。
【００２１】
また、無機フィラに対する、上記アルコキシシラン、即ちベンジルトリエトキシシランによる表面処理方法としては、次の方法が挙げられる。
先ず、アルコキシシランをアルコール・アセトンなどの水溶性有機溶剤と水との混合溶媒に溶解し、アルコキシル基を加水分解した水溶液とする。次いで、このアルコキシシラン水溶液と無機フィラであるガラス繊維とを接触させる。これには、アルコキシシラン水溶液中にガラス繊維を投入し、攪拌した後、濾別し、ガラス繊維を乾燥させる方法や、ガラス繊維上にアルコキシシラン水溶液を噴霧したり、注ぐなどした後、ガラス繊維を乾燥させる方法などがある。
【００２２】
このようにしてなる、本発明のスチレン系樹脂組成物は、優れた物性を有する樹脂材料として、回路基板、電気電子部品、家電部品、押出製品、日用品、包装用品などに広く用いることができる。特に、携帯電話やＨＤ装置のフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）のベース樹脂として用いた場合、大きな引張強度及び曲げ弾性が得られるため、極めて有用である。また、無機フィラの添加量が少なくて済むため、製品の軽量化を図ることもできる。さらに、現在主流である、ポリアミド系樹脂製のＦＰＣの場合、耐熱性は良いものの、高周波特性に問題があるのに対して、本発明の樹脂組成物によるＦＰＣの場合、高周波特性の改善された製品が得られる。
【００２３】
なお、上記本発明のスチレン系樹脂組成物には、アルコキシシランにより表面処理された無機フィラの他に、必要により他の添加剤、例えば酸化防止剤、難燃剤などを適宜添加することができる。
【００２４】
〈実施例・比較例〉
表１〜表４に示すように、本発明の要件を満たす配合のものと（実施例１〜６）と、本発明の要件を欠く配合のもの（比較例１〜２１）を用い、サンプルとして、ＡＳＴＭ−Ｄ６３８タイプＩの試験片を製造した。ここで、スチレン系樹脂はＳＰＳ（ザレックＳ−１００、比重１．０１、引張り強さ３５ＭＰａ、出光石油化学社製）、無機フィラはガラス繊維（平均直径１４μｍφ、平均長さ３００μｍ）、表面処理剤は各表に示すものを用いた。また、サンプル製造にあたっては、２軸押出機を使用して、ＳＰＳに無機フィラを添加、混練してペレット化した後、型締力２０ｔの射出成形機によりサンプルを製造した。
【００２５】
得られたサンプルの物性評価として、引張強度（Ｔ．Ｓ．）、引張伸び、及び荷重たわみ温度（１．８２ＭＰａ）を求め、上記各表１〜表４に併記した。なお、引張強度及び引張伸びはＡＳＴＭ−Ｄ６８３に準拠して行った。そして、引張強度ではその値は９０以上が合格レベルとなり、引張伸びではその値は１５以上が合格レベルとなる。また、荷重たわみ温度はＡＳＴＭ−Ｄ６４８に準拠して行った。そして、その値は１５０以上が合格レベルとなる。
【００２６】
【表１】
2004269749.tif 000002
【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【００２９】
【表４】
2004269749.tif 000005
【００３０】
先ず、上記表１〜表４から、本発明の実施例１〜６では、いずれの物性においても、良好な結果が得られていることが判る。これに対して、比較例１〜２１にあっては、いずれかの物性が合格レベルに達していないことが判る。先ず、本発明の要件を欠く無機フィラの添加量（比較例１〜２）では、良好な結果が得られないことが判る。また、ガラス繊維が無添加の比較例３では、引張強度が小さく、荷重たわみ温度も低いことが判る。また、表面処理の行われないガラス繊維を用いたり、本発明と同様のシランカップリング剤を用いてもその処理量が少なかったり、多過ぎる場合（比較例４〜９）や、従来の通常のシランカップリング剤を用いた場合（比較例１０〜２１）には、引張伸びが不十分であることが判る。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明のスチレン系樹脂組成物によると、分子中に少なくとも１個のベンジル基を有するアルコキシシランにより、０．５〜３．０ｗｔ％の処理量で表面処理された無機フィラを用いることにより、通常の添加量の範囲内で、言い換えれば、大量添加によることなく、機械特性などの大幅な物性の向上を図ることができる。
【００３２】
特に、スチレン系樹脂をＳＰＳとしてあるため、上記機能性無機フィラとの組み合わせにより、この樹脂本来の優れた特性（エンジニアリングプラスチックとしての特性）を十分に発揮させる一方、上記した引張強度、引張伸び及び荷重たわみ温度などの大幅な改善が得られる。
【００３３】
したがって、また、本発明のスチレン系樹脂組成物によれば、優れた特性の樹脂成形品を得ることができる。特に、携帯電話やＨＤ装置のＦＰＣのベース樹脂として用いた場合、大きな引張強度及び曲げ弾性が得られるため、極めて有用である。また、無機フィラの添加量が少なくて済むため、製品の軽量化を図ることもでき、さらに、現在主流である、ポリアミド系樹脂製のＦＰＣの欠点である高周波特性の改善を図った優れた製品を得ることもできる。