JP2005133087A - レーザ溶着用樹脂組成物及び成形品 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ポリブチレンテレフタレート(PBT)をベースとしながらも、均一に溶着可能であり、高い溶着強度を有するレーザ溶着用PBT系樹脂組成物、及び成形品を提供する。
【解決手段】 レーザ溶着性樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(ホモポリエステル又はコポリエステル)(A)100重量部に対して、ポリスチレン系熱可塑性エラストマーなどのエラストマー(B)1〜50重量部と、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜100重量部と、シリコーンオイル(D)1〜10重量部と、必要により、ガラス繊維などの充填材又は補強材(E)10〜100重量部を含む。この樹脂組成物で成形品を調製すると、前記成形品の部位による光線透過率の変動幅が小さい。そのため、相手材と均一にレーザ溶着できる。
【選択図】 なし

Description

本発明は、レーザ溶着性が高く、成形加工性及び/又は耐アルカリ性に優れるポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物、及びそれを用いた成形品に関する。
ポリブチレンテレフタレート(PBT)系樹脂は、耐熱性、耐薬品性、電気特性、機械的特性、及び成形加工性などの種々の特性に優れるため、多くの用途、例えば、エンジニアリングプラスチックとして、自動車、電気・電子機器等をはじめとして広範な用途に利用されている。具体的な用途としては、各種自動車用電装部品(各種コントロールユニット、各種センサー、イグニッションコイルなど)、コネクター類、スイッチ部品、リレー部品、コイル部品などが挙げられる。これらの部品には気密性が必要とされる場合があり、このような部品を簡便に作製するためには、接着剤、熱板溶着、超音波溶着などの接合方法が利用されている。しかし、これらの接合方法について、幾つかの問題点が指摘されている。例えば、接着剤を用いると、接着剤が硬化するまでの工程的な時間のロスや環境への負荷が問題となる。また、熱板溶着や超音波溶着では、熱や振動などによる製品の損傷が懸念される。
一方、レーザ溶着による接合方法は、溶着に伴う熱や振動による製品のダメージが無く、溶着工程も非常に簡易である。しかし、PBT系樹脂をレーザ溶着で接合する場合、レーザ光の透過が低いため、炭化などを生じ、実質的に溶着できないことが指摘されている。特開2001−26656号公報(特許文献1)には、特定範囲の融点を有するポリエステル系共重合体で形成された成形品と他の成形品とを溶着加工により一体化させて成形体を製造する方法が開示されている。この文献には、ホモポリアルキレンアリレート樹脂(ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)はレーザ溶着強度が小さいことが記載されている。
特開平10−245481号公報(特許文献2)には、熱可塑性ポリカーボネート樹脂とポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性ポリエステル樹脂とで構成された組成物に、架橋アクリル酸エステル系弾性体の存在下にメタクリル酸エステルを主成分とする単量体をグラフト重合して得られるメタクリル酸エステル系樹脂(グラフト樹脂)を1〜10重量%の割合で配合した熱可塑性樹脂組成物が開示されている。この文献には、前記樹脂組成物において、ビスフェノールA型ポリカーボネート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂とを1.5/1〜4/1(重量比)の割合で用いた例が記載されている。さらに、前記組成物の熱溶着法として、熱板溶着法、振動溶着法又は超音波溶着法も記載されている。しかし、この組成物では、溶着強度を高めるためには前記グラフト樹脂を必要とすると共に、このグラフト樹脂を用いると、機械的強度や耐熱性などが低下しやすい。
さらに、PBT系樹脂をベースとする成形品によっては、部位によってレーザ光に対する透過率が変動する場合がある。そのため、このような成形品を相手材(樹脂成形品)とレーザ溶着すると、成形品と相手材としての成形品とを接触界面で均一かつ強固に溶着できない場合がある。
また、PBT系樹脂は、アルカリ溶液に対する長期耐久性が比較的低く、使用環境や使用用途が限られている。例えば、樹脂成形品の用途によっては、トイレ用洗浄剤、浴室用洗浄剤、漂白剤、融雪剤などの薬剤との接触下で使用される場合がある。そして、このような薬剤は、構成成分として水酸化ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、過炭酸ナトリウム、塩化カルシウムなどを含む。そのため、樹脂成形品はアルカリ雰囲気下に(場合によっては高い頻度で繰り返し)曝されることになる。特に、樹脂成形品に、ネジ締め、金属圧入、かしめなどにより過大な歪がかかった状態で、上記のようなアルカリ雰囲気下に長時間又は頻繁に曝されると、歪とアルカリ成分との双方の影響で、いわゆる環境応力割れを起こし、成形品にクラックが発生する。
一方、樹脂組成物と、金属や無機固体などの非樹脂系材料で構成された部材との一体成形には、広範な分野でインサート成形が利用されており、インサート成形により、樹脂組成物と非樹脂系材料との双方の特性を活かした複合成形品を得ることができる。例えば、インサート成形品の具体的な用途としては、各種自動車用電装部品(各種コントロールユニット、各種センサー、イグニッションコイルなど)、コネクター類、スイッチ部品、コイル部品などが挙げられる。しかし、樹脂組成物と金属などの非樹脂系材料とでは、収縮率や線膨張係数が異なるため、非樹脂系材料の周囲に歪が発生する。このように歪が生じた複合成形品が、上記のようなアルカリ雰囲気下に長期間曝されると、金属などの非樹脂系材料の周囲にクラックが発生する。
そこで、耐アルカリ性が改善されたPBT系樹脂組成物も検討されている。特開2002−356611号公報(特許文献3)には、ポリブチレンテレフタレート/イソフタレート共重合体を含むポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)30〜95重量部、(B)ポリカーボネート樹脂1〜30重量部、(C)エラストマー1〜30重量部、(D)繊維状強化材3〜60重量部からなり、前記(A)〜(D)の合計量が100重量部であるポリエステル系樹脂組成物が耐アルカリ性に優れることが開示されている。しかし、特許文献3には、レーザ溶着について何ら記載されていない。
また、国際公開WO00/078867号公報(特許文献4)には、(A)熱可塑性ポリエステル樹脂、(B)耐衝撃性付与剤1〜25重量%、(C)シリコーン系化合物及び/又はフッ素系化合物0.1〜15重量%、(D)無機充填材1〜50重量%及び(E)エポキシ化合物、イソシアネート化合物及びカルボン酸二無水物などの多官能性化合物0.1〜10重量%を含む熱可塑性ポリエステル樹脂組成物が、耐アルカリ性に優れていることが開示されている。しかし、このような樹脂組成物では、シリコーン系化合物やフッ素系化合物と、PBTとは、屈折率差が大きいため、前記化合物を多量に加えると、光透過性が大きく低下し、レーザ透過性が著しく低下するため、溶着が困難となる。また、光透過性を確保するために前記化合物を減量すると、十分な耐アルカリ性が得られない。
特開2001−26656号公報(特許請求の範囲) 特開平10−245481号公報(特許請求の範囲) 特開2002−356611号公報(請求項1及び段落番号[0008]) 国際公開WO00/078867号公報(請求項1及び第2頁16〜19行)
従って、本発明の目的は、PBT系樹脂をベースとしながらも、均一溶着性が高く、均一に溶着可能なレーザ溶着用PBT系樹脂組成物及びその成形品を提供することにある。
本発明の他の目的は、レーザ溶着性に優れ、高い溶着強度が得られるレーザ溶着用PBT系樹脂組成物、及びその成形品を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、PBT系樹脂をベースとしながらも、耐アルカリ性、溶着性及び離型性に優れたレーザ溶着用PBT系樹脂組成物及びその成形品を提供することにある。
本発明の別の目的は、耐アルカリ性に優れ、長時間又は高い頻度でアルカリに接触してもクラックを発生することのない成形品及びその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、(I)PBT系樹脂とポリカーボネート系樹脂とエラストマーとシリコーンオイルとを組み合わせて射出成形すると、成形品の部位に依存することなくレーザ光に対する透過率が高く、しかも均一であり、PBT系樹脂組成物の成形品と相手材(樹脂成形品)とを界面で均一かつ強固にレーザ溶着できること、さらには(II)上記成分にさらにリン系安定剤、充填材又は補強材、必要により結晶化核剤を組み合わせると、レーザ光に対する均一な透過性を損なうことなく、樹脂組成物及び成形品の耐アルカリ性を改善できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明のレーザ溶着用樹脂組成物(又はレーザ溶着性樹脂組成物)は、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)と、エラストマー(B)と、ポリカーボネート系樹脂(C)と、シリコーンオイル(D)とを含んでいる。ベース樹脂としてのポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)は、ポリブチレンテレフタレート、又は30モル%以下の共重合性モノマーで変性されたポリブチレンテレフタレート系共重合体であってもよい。
ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)は、少なくともポリブチレンテレフタレート系共重合体を含有してもよい。このようなポリブチレンテレフタレート系樹脂としては、5〜30モル%の共重合性モノマーで変性されたポリブチレンテレフタレート系共重合体、又はこの共重合体とポリブチレンテレフタレートとの組合せが挙げられる。
エラストマー(B)としては、前記芳香族ビニル単量体の単独又は共重合体で構成されたセグメントと、α−C2-12オレフィン及びジエンから選択された単量体の単独又は共重合体で構成されたセグメントとを含むブロック又はグラフト共重合体、あるいはその水素添加物などが使用できる。エラストマー(B)の屈折率は、温度25℃において1.52〜1.59程度であってもよい。
シリコーンオイル(D)の屈折率は、温度25℃で1.35〜1.60程度であってもよく、温度25℃における粘度は50〜5000cstであってもよい。
レーザ溶着性樹脂組成物は、さらに、リン系安定剤(E)、充填材又は補強材(F)、及び/又は結晶化核剤(G)を含んでいてもよい。
リン系安定剤(E)は、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ土類金属リン酸塩、有機亜リン酸エステル、有機リン酸エステル、有機ホスホン酸エステル、有機亜ホスホン酸エステルなどであってもよい。充填材又は補強材(F)は特に制限されず、例えば、ガラス質充填材又は補強材(ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズなど)などであってもよい。
結晶化核剤(G)は、金属酸化物、金属炭酸塩、ケイ酸塩、金属炭化物、及び金属窒化物から選択された少なくとも一種で構成された板状又は粒状物(平均粒子径0.05〜1μmの金属窒化物など)であってもよい。
樹脂組成物の各成分の割合は、例えば、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)100重量部に対して、エラストマー(B)1〜50重量部、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜100重量部、シリコーンオイル(D)1〜10重量部、充填材又は補強材(F)0〜100重量部程度であってもよい。
また、前記樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)100重量部に対して、エラストマー(B)10〜50重量部、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜50重量部、シリコーンオイル(D)1〜7重量部(例えば、1〜5重量部)、リン系安定剤(E)0.02〜3重量部(例えば、0.02〜2重量部)、充填材又は補強材(F)10〜100重量部を含有してもよく、さらに結晶化核剤(G)0.005〜5重量部(例えば、0.05〜2重量部)を含有してもよい。
本発明の樹脂組成物で形成した成形品は、光線透過性(レーザ光に対する光線透過性)が高く、しかも成形品の部位による透過率の差が小さいため、広範囲のレーザ溶着に適している。例えば、射出成形により形成された縦80mm×横80mm×厚み2mmの成形品において、800〜1200nmの波長の光線を照射したとき、前記成形品の部位による光線透過率の変動幅(光線透過率の最大値と最小値との差)は10%以下であってもよい。また、前記成形品は、少なくとも一部にウエルド部(溶接部)を有してもよく、非樹脂系部材をインサートするためのインサート部(金属インサート部など)、圧入部及びネジ部から選択された少なくとも一つを有していてもよい。
本発明の樹脂組成物で形成された成形品は、相手材とのレーザ溶着性に優れている。そのため、本発明は、前記樹脂組成物で形成された成形品も包含するのみならず、この成形品と、相手材の樹脂成形品とがレーザ溶着により接合されている複合成形品も包含する。この複合成形品は、前記樹脂組成物で形成され、かつレーザ光の透過側に位置する成形品と、レーザ光の受光側に位置する相手材の樹脂成形品とを接触させ、レーザ光を照射して前記成形品と前記樹脂成形品とを接合させることにより製造できる。
なお、本明細書中、「耐アルカリ性」とは、アルカリ溶液中への浸漬に伴い、クラックやウエルド部の割れが生じない又は生じにくいことを意味する。
本発明では、PBT系樹脂とエラストマーとポリカーボネート系樹脂とシリコーンオイルとを組み合わせて用いるので、PBT系樹脂をベースとしながらも、透過率が成形品全体に亘って均一であり、均一溶着性が高く、レーザ溶着により相手材と均一に溶着できる。さらに、レーザ溶着性に優れ、高い溶着強度を得ることができる。そのため、PBT系樹脂をベースとし、レーザ溶着性に優れる組成物および成形品や、高い溶着強度で接合した複合成形品を得ることができる。
また、本発明では、上記成分に、さらにリン系安定剤、充填材又は補強材、及び必要により結晶化核剤を組み合わせるので、PBT系樹脂をベースとしながらも、耐アルカリ性、溶着性及び離型性に優れたレーザ溶着用PBT系樹脂組成物及びその成形品を提供することにある。
また、本発明の成形品は、このような樹脂組成物で形成するので、耐アルカリ性に優れており、長時間又は高い頻度でアルカリに接触してもクラックの発生が大幅に低減されている。
[樹脂組成物]
(A)ポリブチレンテレフタレート系樹脂
ベース樹脂であるポリブチレンテレフタレート(PBT)系樹脂としては、ブチレンテレフタレートを主成分(例えば、50〜100重量%、好ましくは60〜100重量%、さらに好ましくは75〜100重量%程度)とするホモポリエステル又はコポリエステル(ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートコポリエステル)などが挙げられる。
コポリエステル(ブチレンテレフタレート系共重合体又は変性PBT樹脂)における共重合可能なモノマー(以下、単に共重合性モノマーと称する場合がある)としては、テレフタル酸を除くジカルボン酸、1,4−ブタンジオールを除くジオール、オキシカルボン酸、ラクトンなどが挙げられる。共重合性モノマーは一種で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ジカルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、ヘキサデカンジカルボン酸、ダイマー酸などのC4-40ジカルボン酸、好ましくはC4-14ジカルボン酸)、脂環式ジカルボン酸(例えば、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ハイミック酸などのC8-12ジカルボン酸)、テレフタル酸を除く芳香族ジカルボン酸(例えば、フタル酸、イソフタル酸;2,6−ナフタレンジカルボン酸などのナフタレンジカルボン酸;4,4′−ジフェニルジカルボン酸、4,4′−ジフェノキシエーテルジカルボン酸、4,4′−ジフェニルエーテルジカルボン酸、4,4′−ジフェニルメタンジカルボン酸、4,4′−ジフェニルケトンジカルボン酸などのC8-16ジカルボン酸)、又はこれらの反応性誘導体(例えば、低級アルキルエステル(ジメチルフタル酸、ジメチルイソフタル酸(DMI)などのフタル酸又はイソフタル酸のC1-4アルキルエステルなど)、酸クロライド、酸無水物などのエステル形成可能な誘導体)などが挙げられる。さらに、必要に応じて、トリメリット酸、ピロメリット酸などの多価カルボン酸などを併用してもよい。
ジオールには、例えば、1,4−ブタンジオールを除く脂肪族アルカンジオール(例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオールなどのC2-12アルカンジオール、好ましくはC2-10アルカンジオール)、ポリオキシアルキレングリコール[複数のオキシC2-4アルキレン単位を有するグリコール、例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジテトラメチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなど]、脂環族ジオール(例えば、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールAなど)、芳香族ジオール[例えば、ハイドロキノン、レゾルシノール、ナフタレンジオールなどのC6-14芳香族ジオール;ビフェノール;ビスフェノール類;キシリレングリコールなど]などが挙げられる。さらに、必要に応じて、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ペンタエリスリトールなどのポリオールを併用してもよい。
前記ビスフェノール類としては、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン(ビスフェノールAD)、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、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(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、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−3−メチルブタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−4−メチルペンタンなどのビス(ヒドロキシアリール)C1-6アルカン;1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロペンタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサンなどのビス(ヒドロキシアリール)C4-10シクロアルカン;4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド;4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトン、及びこれらのアルキレンオキサイド付加体が例示できる。アルキレンオキサイド付加体としては、ビスフェノール類(例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールAD、ビスフェノールFなど)のC2-3アルキレンオキサイド付加体、例えば、2,2−ビス−[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ジエトキシ化ビスフェノールA(EBPA)、2,2−ビス−[4−(2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]プロパン、ジプロポキシ化ビスフェノールAなどが挙げられる。アルキレンオキサイド付加体において、アルキレンオキサイド(エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどのC2-3アルキレンオキサイド)の付加モル数は、各ヒドロキシル基に対して1〜10モル、好ましくは1〜5モル程度である。
オキシカルボン酸には、例えば、オキシ安息香酸、オキシナフトエ酸、ヒドロキシフェニル酢酸、グリコール酸、オキシカプロン酸などのオキシカルボン酸又はこれらの誘導体などが含まれる。ラクトンには、プロピオラクトン、ブチロラクトン、バレロラクトン、カプロラクトン(例えば、ε−カプロラクトンなど)などのC3-12ラクトンなどが含まれる。
好ましい共重合性モノマーとしては、ジオール類[C2-6アルキレングリコール(エチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサンジオールなどの直鎖状又は分岐鎖状アルキレングリコールなど)、繰返し数が2〜4程度のオキシアルキレン単位を有するポリオキシC2-4アルキレングリコール(ジエチレングリコールなど)、ビスフェノール類(ビスフェノール類又はそのアルキレンオキサイド付加体など)など]、ジカルボン酸類[C6-12脂肪族ジカルボン酸(アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸など)、カルボキシル基がアレーン環の非対称位置に置換した非対称芳香族ジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジメタノールなど]などが挙げられる。これらの化合物のうち、芳香族化合物、例えば、ビスフェノール類(特にビスフェノールA)のアルキレンオキサイド付加体、及び非対称芳香族ジカルボン酸[フタル酸、イソフタル酸、及びその反応性誘導体(ジメチルイソフタル酸(DMI)などの低級アルキルエステル)など]などが好ましい。
PBT系樹脂としては、ホモポリエステル(ポリブチレンテレフタレート)及び/又はコポリエステル(共重合体)が好ましく、共重合性モノマーの割合(変性量)は、30モル%以下(0〜30モル%)である。共重合体において、共重合性モノマーの割合は、例えば、0.01〜30モル%程度の範囲から選択でき、通常、1〜30モル%、好ましくは3〜25モル%、さらに好ましくは5〜20モル%(例えば、5〜15モル%)程度である。
また、PBT系樹脂としては、少なくともPBT系共重合体を含む樹脂が好ましい。このようなPBT系樹脂としては、PBT系共重合体、又はPBT系共重合体とポリブチレンテレフタレートとの組み合わせなどが挙げられる。なお、前記PBT系共重合体における共重合性モノマーの割合は、例えば、1〜30モル%、好ましくは3〜30モル%(例えば、5〜30モル%)、さらに好ましくは8〜25モル%(例えば、10〜20モル%)程度であってもよい。このようなPBT系共重合体を含むPBT系樹脂は、耐アルカリ性を改善するのに適している。
PBT系樹脂(重合体)は、テレフタル酸又はその反応性誘導体と1,4−ブタンジオールと必要により共重合可能なモノマーとを、慣用の方法、例えば、エステル交換、直接エステル化法などにより共重合することにより製造できる。
(B)エラストマー
エラストマーとしては、種々の熱可塑性エラストマーが使用できる。
エラストマーは、通常、ハードセグメント(又は硬質性分)とソフトセグメント(又は軟質性分)とで構成されている。エラストマー(熱可塑性エラストマー)は、ポリスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどであってもよい。前記エラストマーは単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
ポリスチレン系エラストマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエンなどの芳香族ビニル単量体の単独又は共重合体で構成されたハードセグメントと、α−C2-12オレフィン(エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテンなど)、ジエン(ブタジエン、イソプレンなど)などから選択された単量体の単独又は共重合体で構成されたソフトセグメントとのブロック又はグラフト共重合体(又はその水素添加物)などが例示できる。ポリスチレン系エラストマーは、通常、前記芳香族ビニル単量体の単独又は共重合体で構成されたハードセグメントと、前記α−オレフィン及び/又はジエン系単量体の単独又は共重合体で構成されたソフトセグメントとのブロック又はグラフト共重合体(又はその水素添加物)であってもよい。
また、前記ポリスチレン系エラストマーは、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸などの酸又は酸無水物で変性された酸変性エラストマー、グリシジル基やエポキシ基を有する共重合性モノマー(グリシジル(メタ)アクリレートなど)を用いたり、エラストマーの不飽和結合をエポキシ化して得られたエポキシ変性エラストマーなどの反応性官能基を有するエラストマーであってもよい。レーザ溶着性や耐アルカリ性の観点からはポリスチレン系エラストマーの種類は特に限定されないが、耐熱性や耐薬品性の観点からは、水素添加物や反応性官能基を有するエラストマーを用いるのも好ましい。
代表的なポリスチレン系エラストマーとしては、スチレン−ジエン−スチレンブロック共重合体[スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)など]、水素添加ブロック共重合体[スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロック共重合体(又は水添(スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体))(SEBS)、スチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(又は水添(スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体))(SEPS)、スチレン−エチレン・エチレン・プロピレン−スチレンブロック共重合体(SEEPS)、ランダムスチレン−ブタジエン共重合体の水素添加重合体]、官能基(エポキシ基、カルボキシル基、酸無水物基など)が導入された変性共重合体[ジエンの不飽和結合がエポキシ化されたエポキシ化スチレン−ジエン共重合体(エポキシ化スチレン−ジエン−スチレンブロック共重合体又はその水素添加重合体など)など]が例示できる。
ポリエステル系エラストマーとしては、ポリエステル−ポリエステル型熱可塑性エラストマー[例えば、ポリC2-4アルキレンアリレート(特にポリブチレンテレフタレート単位を有する単独重合体、又は共重合成分(エチレングリコール、イソフタル酸など)を5〜20モル%程度の割合で共重合した共重合体)などの芳香族系結晶性ポリエステルで構成されたハードセグメントと、脂肪族ポリエステル(ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペートなどのC2-6アルキレングリコールとC6-12アルカンジカルボン酸とのポリエステルなど)で構成されたソフトセグメントとのブロック共重合体]、ポリエステル−ポリエーテル型熱可塑性エラストマー[例えば、前記芳香族系結晶性ポリエステルで構成されたハードセグメントと、ポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのポリオキシC2-4アルキレングリコールなどのポリエーテルで構成されたソフトセグメントとのブロック共重合体]、液晶性熱可塑性エラストマー[例えば、液晶分子で構成されたハードセグメントと、前記脂肪族ポリエステルで構成されたソフトセグメントとのブロック共重合体]などが例示できる。
熱可塑性エラストマーのブロック構造は特に制限されず、トリブロック構造、マルチブロック構造、星形ブロック構造などであってもよい。
熱可塑性エラストマーにおいて、ハードセグメント(又は硬質成分)とソフトセグメント(又は軟質成分)との重量割合は、通常、前者/後者=10/90〜90/10、好ましくは20/80〜80/20、さらに好ましくは30/70〜70/30(例えば、40/60〜60/40)程度である。
エラストマーの屈折率は、例えば、温度25℃において1.52〜1.59、好ましくは1.53〜1.58程度であってもよい。エラストマーの屈折率が小さすぎたり、大きすぎると、透過光の散乱が著しくなり、溶着エネルギーの低下をもたらす虞がある。
エラストマー(B)の使用量は、PBT系樹脂(A)100重量部に対して1〜50重量部(例えば、1〜40重量部)、好ましくは2〜40重量部(例えば、2〜30重量部)、さらに好ましくは5〜35重量部(例えば、5〜30重量部)程度である。また、エラストマーの割合は、例えば、PBT系樹脂(A)100重量部に対して、例えば、5〜50重量部、好ましくは10〜50重量部、さらに好ましくは10〜40重量部程度であってもよい。
(C)ポリカーボネート(PC)系樹脂
ポリカーボネート系樹脂(C)は、ジヒドロキシ化合物と、ホスゲン又はジフェニルカーボネートなどの炭酸エステルとの反応により得ることができる。ジヒドロキシ化合物は、脂環族化合物などであってもよいが、好ましくは芳香族化合物(特にビスフェノール化合物)である。
ビスフェノール化合物としては、前記PBT系樹脂の項で例示のビスフェノール類(例えば、ビス(ヒドロキシアリール)C1-6アルカン;ビス(ヒドロキシアリール)C4-10シクロアルカン;4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン;4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルフィド;4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトンなど)が挙げられる。好ましいポリカーボネート系樹脂には、ビスフェノールF、ビスフェノールAD、ビスフェノールA、1,1−ビス(ヒドロキシフェニル)C5-6シクロアルカンをベースとしたポリカーボネート、特にビスフェノールA型ポリカーボネートが含まれる。
ポリカーボネート系樹脂(C)の使用量は、PBT系樹脂(A)100重量部に対して、5〜100重量部(例えば、10〜100重量部)程度の範囲から選択でき、通常、10〜80重量部(例えば、10〜60重量部)程度であってもよい。また、前記使用量は、5〜50重量部(例えば20〜40重量部)、さらに好ましくは10〜30重量部程度であってもよい。
(D)シリコーンオイル
シリコーンオイル(D)としては、例えば、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、テトラメチルテトラフェニルトリシロキサン、ペンタフェニルトリメチルシロキサン、メチルフェニルシロキサン、メチルドデシルメチル(2−フェニルプロピル)シロキサンなどが例示できる。シリコーンオイルは、変性シリコーンオイル、例えば、ポリオキシエチレン単位などのポリオキシC2-4アルキレンが導入されたエーテル変性シリコーンオイル、カルボキシル基や酸無水物基が導入された酸変性シリコーンオイル、エポキシ基が導入されたエポキシ変性シリコーンオイル、アミノ基が導入されたアミノ変性シリコーンオイルなどであってもよい。これらのシリコーンオイルは、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
シリコーンオイルの粘度は、例えば、常温(例えば、15〜25℃)で、1〜100000cst(1×10-6〜1×10-12/s)、好ましくは10〜100000cst(1×10-5〜1×10-12/s)、さらに好ましくは100〜80000cst(1×10-4〜0.8×10-12/s)程度であってもよい。特にリン系安定剤及び/又は充填材などと組み合わせて耐アルカリ性を改善する場合には、例えば、常温(例えば、15〜25℃)で、50〜5000cst(1×10-5〜5×10-32/s)、好ましくは100〜5000cst(1×10-4〜5×10-32/s)、さらに好ましくは100〜3000cst(1×10-4〜3×10-32/s)程度の粘度のシリコーンオイルを用いるのが好ましい。
シリコーンオイルの屈折率は、レーザ光の透過性に影響を与えるため、温度25℃において1.35〜1.60、好ましくは1.38〜1.58(例えば、1.38〜1.55)程度である。
シリコーンオイル(D)の使用量は、PBT系樹脂100重量部に対して、1〜10重量部(例えば、1〜8重量部)、好ましくは1〜7重量部(例えば、1〜5重量部)程度である。
(E)リン系安定剤
リン系安定剤(E)としては、無機リン系安定剤(アルカリ金属又はアルカリ土類金属リン酸塩など)、及び有機リン系安定剤(有機亜リン酸エステル、有機リン酸エステル、有機ホスホン酸エステル、有機亜ホスホン酸エステル)から選択された少なくとも一種が挙げられる。リン系安定剤は、液状又は固体状のいずれであってもよい。なお、PBT系樹脂とポリカーボネート系樹脂との間ではエステル交換反応が生じることが知られており、成形に伴って、シリンダー温度が高かったり、滞留時間が長くなると、エステル交換反応が急速に進行し、透過性にバラツキを生じたり、製品が離型できなく場合がある。リン系安定剤を用いると、このような反応を防止することもできる。
リン酸のアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩としては、リン酸又は対応するリン酸水素塩、(例えば、リン酸カリウム、リン酸ナトリウム[(リン酸一ナトリウム(リン酸二水素ナトリウム)、リン酸二ナトリウム(リン酸水素ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムなど)など]などのアルカリ金属塩;リン酸カルシウム[(第一リン酸カルシウム(リン酸二水素カルシウム、ビス(リン酸二水素)カルシウム一水和物など)、第二リン酸カルシウム(リン酸水素カルシウム、リン酸水素カルシウム二水和物など)など]、リン酸マグネシウム(リン酸水素マグネシウム、リン酸二水素マグネシウムなど)などのアルカリ土類金属塩が例示できる。前記アルカリ金属又はアルカリ土類金属塩は、無水物又は含水物のいずれであってもよい。
有機亜リン酸エステルとしては、ビス(2−エチルヘキシル)ホスファイト、トリデシルホスファイト、トリイソデシルホスファイト、ジ−n−オクタデシルホスファイトなどのアルキルホスファイト(モノ乃至トリC6-24アルキルホスファイトなど);ジフェニルイソデシルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリス(2−シクロヘキシルフェニル)ホスファイト、ビス又はトリス(t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(ノニルフェニル)ホスファイトなどのアリール基に置換基(アルキル基、シクロアルキル基など)を有していてもよいアリールホスファイト(モノ乃至トリC6-10アリールホスファイトなど);トリベンジルホスファイトなどのアラルキルホスファイト(モノ乃至トリス(C6-10アリール−C1-6アルキル)ホスファイトなど)の他、ビスアリールペンタエリスリトールジホスファイト[ビス(2,6−ジt−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など]、ビスアラルキ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。
有機リン酸エステルとしては、リン酸のモノ乃至トリアルキルエステル(例えば、モノステアリルアシッドホスフェート、ジステアリルアシッドホスフェートなどのモノ又はジC6-24アルキルエステルなど)、リン酸のモノ乃至トリアリールエステル(モノ又はジフェニルホスフェートなどのモノ又はジC6-10アリールホスフェートなど)などが挙げられる。
有機ホスホン酸エステルとしては、ジステアリルホスホネートなどのモノ又はジアルキルホスホネート(C6-24アルキルホスホネートなど);ジフェニルホスホネート、ジ(ノニルフェニル)ホスホネートなどのアリール基に置換基を有していてもよいモノ又はジアリールホスホネート(C6-10アリールホスホネートなど);ジベンジルホスホネートなどのモノ又はジアラルキルホスホネート(C6-10アリール−C1-6アルキルホスホネートなど)などが挙げられる。
有機亜ホスホン酸エステルとしては、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチル)−4,4′−ビフェニレンジホスフォナイト、(2,4−ジt−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニレンジホスフォナイトなどのビフェニルジホスフォナイトなどが挙げられる。
リン系安定剤(E)を使用する場合、その割合は、PBT系樹脂100重量部に対して、例えば、0.02〜3重量部、好ましくは0.02〜2重量部(例えば、0.05〜2重量部)、さらに好ましくは0.02〜1重量部(例えば、0.05〜0.5重量部)程度であってもよい。
(F)充填材又は補強材
レーザ光の透過性に悪影響を及ぼさない範囲で、樹脂組成物は充填材又は補強材(E)を含んでいてもよい。このような充填材又は補強材(F)には、繊維状補強材[例えば、無機質繊維(例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ・アルミナ繊維、アルミニウムシリケート繊維、ジルコニア繊維、チタン酸カリウム繊維、ウィスカー(炭化ケイ素、アルミナ、窒化ホウ素などのウィスカー)など)、有機質繊維(例えば、脂肪族又は芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアクリロニトリルなどのアクリル樹脂、レーヨンなどで形成された繊維)など]、板状補強材[例えば、タルク、マイカ、ガラスフレークなど]、粉粒状補強材[例えば、ガラスビーズ、ガラス粉、ミルドファイバー(例えば、ミルドガラスファイバーなど)など]、ウォラストナイト(珪灰石)などが含まれる。ウォラストナイトは、板状、柱状、繊維状などの形態であってもよい。繊維状補強材の平均径は、例えば、1〜50μm(好ましくは3〜30μm)程度、平均長は、例えば、100μm〜3mm(好ましくは500μm〜1mm)程度であってもよい。また、板状又は粉粒状補強材の平均粒径は、例えば、0.1〜100μm、好ましくは0.1〜50μm程度であってもよい。これらの補強材は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。
これらの充填材又は補強材(F)のうち、レーザ光が透過可能な補強材が好ましい。このような補強材はレーザ光の波長に応じて選択できる。このような補強材としては、例えば、ガラス系又はガラス質充填材又は補強材(ガラス繊維、ガラスフレーク、ガラスビーズなど)などが例示でき、特に、ガラス繊維、例えば、高い強度・剛性を有するガラス繊維(チョップドストランドなど)などが好ましい。
充填材又は補強材(F)の割合は、PBT系樹脂100重量部に対して、0〜100重量部(例えば、0〜80重量部)程度の範囲から選択でき、通常、10〜100重量部(例えば、20〜100重量部)、好ましくは10〜80重量部(例えば、20〜80重量部)、さらに好ましくは30〜80重量部(例えば、50〜70重量部)程度である。
(G)結晶化核剤
結晶化核剤(G)としては、ロジンなどの有機核剤の他、無機核剤、例えば、金属酸化物(シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛など)、金属炭酸塩(炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウムなど)、ケイ酸塩(ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、タルクなど)、金属炭化物(炭化ケイ素など)、金属窒化物(窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化タンタルなど)などが例示できる。結晶化核剤は、粉粒状又は板状であってもよい。これらのうち、金属窒化物、特に窒化ホウ素が好ましい。
結晶化核剤の平均粒子径は、例えば、0.05〜1μm、好ましくは0.1〜0.8μm、さらに好ましくは0.1〜0.5μm程度であってもよい。
樹脂組成物が、結晶化核剤(G)を含有する場合、その割合は、PBT系樹脂100重量部に対して、例えば、0.001〜5重量部(例えば、0.001〜3重量部)、好ましくは0.005〜2重量部、さらに好ましくは0.01〜1重量部程度であってもよい。
樹脂組成物には、種々の添加剤、例えば、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤など)、難燃剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、無機充填剤、染顔料などの着色剤、分散剤、帯電防止剤、充填剤などを添加してもよい。また、耐加水分解性、耐ヒートショック性などを改善するため、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物などのエポキシ化合物を添加してもよい。また、レーザ光に対する反射成分(例えば、波長800〜1200nm領域の入射光を殆ど反射する成分)は、レーザ溶着性を損なわない範囲であれば使用してもよいが、通常、このような反射成分は添加しない場合が多い。また、必要であれば、他の樹脂(スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂などの熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など)と組合せて用いてもよい。
本発明のPBT系樹脂組成物は、粉粒体混合物や溶融混合物(ペレットなど)であってもよい。本発明の樹脂組成物は、成形性が高く、機械的強度や耐熱性の高い成形体又は成形品を製造できる。特に、本発明の樹脂組成物で形成した成形品は、PBT系樹脂組成物で形成されているにも拘わらず、光線透過性(特に、レーザ光に対する光線透過性)が高く、レーザ溶着に適している。例えば、サイドゲート方式で幅2mmのゲートからの射出成形(例えば、実施例に記載の条件での射出成形)により形成された成形品[長さ80mm×幅80mm×厚み2mm]において、800〜1200nmの波長の光線透過率は厚み方向において15%以上(例えば、15〜80%程度)、好ましくは18%以上(例えば、18〜75%程度)、さらに好ましくは20%以上(例えば、20〜70%程度)であってもよい。また、前記光線透過率は、25%以上(例えば、25〜60%程度)であってもよい。しかも、本発明の樹脂組成物で形成した成形品は、成形品の部位(場所)による光透過性の変動が少なく、レーザ光が一様に透過する。例えば、本発明の樹脂組成物を射出成形して形成した前記成形品[長さ80mm×幅80mm×厚み2mm]において、800〜1200nmの波長の光線(レーザ光)を厚み方向に照射したとき、成形品の部位による光線透過率の変動幅は10%以下(0〜10%)、好ましくは7%以下(0〜7%)、さらに好ましくは5%以下(0〜5%)、特に3%以下(0〜3%)であり、2〜6%程度であってもよい。そのため、広範囲に均一かつ強固にレーザ溶着でき、溶着界面部の気密性を高めることができる。さらに、レーザ光による溶着性が高いので、レーザ光を利用して溶着するための成形体を製造するのに有用である。
[成形体]
成形体は、PBT系樹脂(A)と、エラストマー(B)と、ポリカーボネート系樹脂(C)と、シリコーンオイル(D)と、必要により他の成分(リン系安定剤(E)、充填材又は補強材(E)、及び/又は結晶化核剤(G)など)などで構成された樹脂組成物を慣用の方法、例えば、(1)各成分を混合して、一軸又は二軸の押出機により混練し押出してペレットを調製した後、成形する方法、(2)一旦、組成の異なるペレット(マスターバッチ)を調製し、そのペレットを所定量混合(希釈)して成形に供し、所定の組成の成形品を得る方法、(3)成形機に各成分の1又は2以上を直接仕込む方法などで製造できる。なお、ペレットは、例えば、脆性成分(ガラス系補強材など)を除く成分を溶融混合した後に、脆性成分(ガラス系補強材)を混合することにより調製してもよい。
成形体は、前記PBT系樹脂組成物を溶融混練し、押出成形、射出成形、圧縮成形、ブロー成形、真空成形、回転成形、ガスインジェクションモールディングなどの慣用の方法で成形してもよいが、通常、射出成形により成形される。射出成形の条件は適当に選択でき、例えば、250〜280℃程度でPBT系樹脂組成物を溶融混練し、必要によりペレットを調製し、射出成形機により、シリンダー温度250〜280℃程度の条件で射出成形してもよい。なお、金型温度は60℃以下(例えば、40〜60℃程度)であってもよいが、均一なレーザ光線透過率の成形体を得るためには、金型温度65〜90℃(例えば、70〜90℃)程度であるのが好ましい。
成形品の形状は特に制限されないが、成形品をレーザ溶着により相手材(他の樹脂成形品)と接合して用いるため、通常、少なくとも接触面(平面など)を有する形状(例えば、板状)である。また、本発明の成形体はレーザ光に対する透過性が高いので、レーザ光が透過する部位(レーザ溶着される部位)の成形品の厚み(レーザ光が透過する方向の厚み)は、広い範囲から選択でき、例えば、0.1〜3mm、好ましくは0.5〜3mm、さらに好ましくは0.1〜2mm程度であってもよい。
成形品は、ウエルド部(すなわち、成形品の成形に伴い、金型のキャビティー内で複数の樹脂流が合流して樹脂流同士の界面に形成される溶接部)や、金属などの非金属材料で構成された部材(硬質部材など)と一体成形する場合の前記部材をインサートするためのインサート部、前記部材などを圧入するための圧入部、及び前記部材などをネジ止めするためのネジ止め部などを有していてもよい。本発明の成形品は、溶着性に優れるとともに、耐アルカリ性にも優れるため、アルカリ溶液に浸漬させた場合に、上記のような部位においてもクラックや割れが発生することがない。成形品は、上記のような部位を少なくとも1つ有していてもよい。
レーザ光源としては、特に制限されず、例えば、色素レーザ、気体レーザ(エキシマレーザ、アルゴンレーザ、クリプトンレーザ、ヘリウム−ネオンレーザなど)、固体レーザ(YAGレーザなど)、半導体レーザなどが利用できる。レーザ光としては、通常、パルスレーザが利用される。
前記成形品は、レーザ溶着性に優れているため、通常、レーザ溶着により相手材の樹脂成形品と溶着させるのが好ましいが、必要であれば、他の熱溶着法、例えば、振動溶着法、超音波溶着法、熱板溶着法などにより他の樹脂成形品と溶着させてもよく、レーザ溶着と他の溶着法とを組み合わせてもよい。
本発明はレーザ溶着した複合成形品も開示する。この複合成形品は、前記PBT系樹脂組成物で形成された成形品(第1の成形品)と、相手材の樹脂成形品(第2の成形品、被着体)とがレーザ溶着により接合され、一体化されている。例えば、第1の成形品と第2の成形品とを接触(特に少なくとも接合部を面接触)させ、レーザ光を照射することにより、第1の成形品と第2の成形品との界面を少なくとも部分的に溶融させて接合面を密着させ、冷却することにより二種の成形品を接合、一体化して1つの成形体とすることができる。このような複合成形体において、本発明の成形体を用いると、融着により高い接合強度が得られ、レーザ光の照射により融着していない非融着部材と同等の高い融着強度を保持できる。そのため、レーザ融着しても接合強度を実質的に低下させることがなく、強固に接合した複合成形体を得ることができる。
前記相手材の樹脂成形品を構成する樹脂としては、特に制限されず、種々の熱可塑性樹脂、例えば、オレフィン系樹脂、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂などが挙げられる。これらの樹脂のうち、前記PBT系樹脂組成物を構成する樹脂と同種類又は同系統の樹脂(PBT系樹脂、PET系樹脂などのポリエステル系樹脂(芳香族ポリエステル系樹脂)、ポリカーボネート系樹脂など)又はその組成物で相手材を構成してもよい。
相手材を構成する樹脂には、シリコーンオイルやシリコーン樹脂などのシリコーン化合物を併用してもよく、シリコーン化合物を含むPBT系樹脂などを用いるのが好ましい。例えば、第1の成形体と第2の成形体とを、それぞれ、本発明のPBT系樹脂組成物で形成してもよい。特に、レーザ光を吸収する側の部材にシリコーン化合物を含む樹脂(PBT系樹脂)、例えば、本発明のPBT系樹脂組成物、国際公開WO00/078867号公報に記載の樹脂組成物を用いて複合成形体を形成すると、耐アルカリ性をさらに向上させることもできる。
前記PBT系樹脂組成物(又は第1の成形体)は、レーザ透過性(例えば、波長800〜1200nmのレーザ光に対する透過性)を大きく損なわない限り、着色剤(例えば、特開2000−309694号公報や特開2001−71384号公報に記載の着色剤など)を含んでいてもよい。
着色剤としては、レーザ光に対して非吸収性の着色剤(無機又は有機染顔料)、例えば、黄色染顔料(カドミウムエローなどの無機顔料、ベンジジンイエローなどの有機顔料)、橙色染顔料(ハンザイエローなど)、赤色顔料(赤色顔料などの無機顔料、レーキレッドなどの有機顔料)、青色顔料(コバルトブルーなどの無機顔料、フタロシアニンブルーなどの有機顔料)、緑色染顔料(クロムグリーンなどの無機顔料、フタロシアニングリーンなどの有機顔料)、紫色染顔料などが挙げられる。このような着色剤は、単独で用いてもよく、複数の着色剤を組み合わせて用いて所望の色調に調整してもよい。例えば、減色混合(複数の染顔料、例えば、黄色染顔料と紫色染顔料との組み合わせ、黄色染顔料と赤色染顔料と青色染顔料との組み合わせなど)を利用して樹脂を無彩色(灰色や黒色)に着色することもできる。
第1の成形体での着色剤の総使用量は、特に制限されず、例えば、PBT系樹脂100重量部に対して、0.01〜10重量部(例えば、0.01〜7重量部)、好ましくは0.01〜5重量部程度であってもよい。
被着体(又は相手材)は、レーザ光に対する吸収剤又は着色剤を含んでいてもよい。前記着色剤は、レーザ光の波長に応じて選択でき、無機顔料[カーボンブラック(例えば、アセチレンブラック、ランプブラック、サーマルブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラックなど)などの黒色顔料、酸化鉄赤などの赤色顔料、モリブデートオレンジなどの橙色顔料、酸化チタンなどの白色顔料など]、有機顔料(黄色顔料、橙色顔料、赤色顔料、青色顔料、緑色顔料、紫色顔料など)などが挙げられる。これらの吸収剤は単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。吸収剤としては、通常、黒色顔料又は染料、特にカーボンブラックが使用できる。カーボンブラックの平均粒子径は、通常、10〜1000nm、好ましくは10〜100nm程度であってもよい。着色剤の割合は、被着体全体に対して0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%(例えば、0.5〜3重量%)程度である。
また、第1及び第2の成形体の界面に、カーボンブラックなどのレーザ光吸収剤又は着色剤を含有する樹脂シート(PBT系樹脂シートなど)を挟持させたり、又はレーザ光吸収剤を塗布して、両成形体を密着させた後、レーザ光照射により接合を行ってもよい。このような方法では、第2の成形体のレーザ光吸収が小さくても効率よく両成形体を接合することができる。なお、前記着色剤を含有する樹脂シートの詳細については、例えば、特許第1829720号公報などを参照できる。
レーザ光の照射は、通常、第1の成形体から第2の成形体の方向に向けて行われ、吸収剤又は着色剤を含む第2の成形体の界面で発熱させることにより、第1の成形体と第2の成形体とを融着させる。すなわち、レーザ光の透過側に位置する第1の成形体(本発明の樹脂組成物で形成された成形品)と、レーザ光の受光側に位置する第2の成形体(相手材の樹脂成形品)とを接触させ、レーザ光を照射することにより前記第1の成形体と第2の成形体との界面部分を溶融させて強固に接合させることができ、複合成形品が得られる。なお、必要によりレンズ系を利用して、第1の成形品と第2の成形品との界面にレーザ光を集光させ接触界面を融着してもよい。
本発明の好ましい態様は、次の通りである。
(1)ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)が、ブチレンテレフタレート単位を有するホモポリエステル及びコポリエステルから選択された少なくとも一種である前記レーザ溶着性樹脂組成物。
ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)が、ポリブチレンテレフタレート及びコポリエステルから選択された少なくとも一種であり、コポリエステルの共重合性モノマーが、ビスフェノール類又はそのアルキレンオキサイド付加体、非対称芳香族ジカルボン酸、及びこれらのエステル形成可能な誘導体から選択された少なくとも一種である前記樹脂組成物。
ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)が、ポリブチレンテレフタレート及びコポリエステルから選択された少なくとも一種であり、コポリエステルの共重合性モノマーが、フタル酸、イソフタル酸、ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加体、及びこれらの反応性誘導体から選択された少なくとも一種である前記樹脂組成物。
ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)が、ポリブチレンテレフタレート及び1〜30モル%(例えば、1〜20モル%)の共重合性モノマーで変性されたポリブチレンテレフタレート系共重合体から選択された少なくとも一種である前記樹脂組成物。
(2)エラストマー(B)がポリスチレン系エラストマーである前記樹脂組成物。
(3)シリコーンオイル(D)の屈折率が1.35〜1.60である前記樹脂組成物。
(4)ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)100重量部に対して、エラストマー(B)1〜40重量部と、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜80重量部と、シリコーンオイル(D)1〜10重量部と、充填材又は補強材(F)0〜100重量部とを含む前記樹脂組成物。
(5)ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)100重量部に対して、エラストマー(B)10〜40重量部と、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜30重量部と、シリコーンオイル(D)1〜5重量部と、リン系安定剤(E)1〜5重量部と、充填材又は補強材(F)10〜80重量部とを含む樹脂組成物。
(6)射出成形により形成された縦80mm×横80mm×厚み2mm(サイドゲート ゲート幅2mm)の成形品において、800〜1200nmの波長の光線透過率が17%以上(例えば、20%以上)であり、800〜1200nmの波長の光線を照射したとき、前記成形品の部位による光線透過率の変動幅が7%以下である前記樹脂組成物。
(7)前記樹脂組成物で形成された射出成形品(又はレーザ溶着性射出成形品)。
得られた複合成形品は、高い溶着強度を有し、レーザ光照射によるPBT系樹脂の損傷も少ないため、種々の用途、例えば、電気・電子部品、オフィスオートメーション(OA)機器部品、家電機器部品、機械機構部品、自動車機構部品などに適用できる。特に、自動車電装部品(各種コントロールユニット、イグニッションコイル部品など)、モーター部品、各種センサー部品、コネクター部品、スイッチ部品、リレー部品、コイル部品、トランス部品、ランプ部品などに好適に用いることができる。
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
実施例及び比較例では、以下のPBT系樹脂(A)、エラストマー(B)、ポリカーボネート系樹脂(C)、シリコーンオイル(D)、リン系安定剤(E)、充填材又は補強材(F)、及び結晶化核剤(G)を用いた。
(A)PBT系樹脂
(A-1)ジメチルイソフタル酸(DMI)変性PBT樹脂
テレフタル酸と1,4−ブタンジオールとの反応において、テレフタル酸の一部(12.5mol%)に代えて、共重合成分としてのDMI 12.5mol%を用い、変性ポリブチレンテレフタレートを調製した。
(A-2)ジメチルイソフタル酸(DMI)変性PBT樹脂
テレフタル酸と1,4−ブタンジオールとの反応において、テレフタル酸の一部(17.0mol%)に代えて、共重合成分としてのDMI 17.0mol%を用い、変性ポリブチレンテレフタレートを調製した。
(A-3)ポリブチレンテレフタレート(PBT樹脂、ウィンテックポリマー(株)製,DX2000)
(B)エラストマー
(B-1)エポキシ基含有ポリスチレン系熱可塑性エラストマー
スチレン含有量70重量%、オキシラン濃度1.0重量%、メルトフローインデックス6.0g/10min (200℃,荷重5kg)、ショアA=93
(B-2)ポリエステル系熱可塑性エラストマー(東洋紡(株)製)
(B-3)エチレン−スチレン系共重合体(日本油脂(株)製)
(B-4)水添スチレンイソプレンブタジエンスチレン共重合体
(スチレン含有量30重量%、比重=0.92、5重量%トルエン溶液の溶液粘度(30℃)=90mPa・sec)
(B-5)エチレンヘキセン共重合体−グラフト−スチレン・ブチルアクリレート・メチルメタクリレート系共重合体
スチレン含有量40%(日本油脂(株)製)
(B-6)エチレンエチルアクリレート
メルトフローインデックス=0.5g/10min(190℃、2.16kg)、ショアA=88、エチルアクリレート含有量=23重量%
(C)ポリカーボネート系樹脂
ポリカーボネート樹脂(平均分子量22000)
(D)シリコーンオイル
Figure 2005133087
(E)リン系安定剤
(E-1)第一リン酸カルシウム
(E-2)リン酸一ナトリウム
(E-3)ジステアリルアシッドホスフェート
(F)充填材又は補強材
(F-1)ガラス繊維:日東紡績(株)製,平均繊維径φ11μmチョップドストランド。アミノシラン/多官能エポキシ処理品。
(G)結晶化核剤
(G-1)窒化ホウ素(平均粒子径0.3μm、比表面積=45m2/g)
実施例1〜12及び比較例1〜2
表2及び表3に示す割合で、各成分を2軸押出機(日本製鋼所製,30mmφ)により260℃で混練し、ペレットを作製した。得られたペレットを射出成形機((株)東芝製)により、シリンダー温度260℃及び金型温度80℃の条件で射出成形し、試験片A(縦80mm×横80mm×厚さ2mm,サイドゲート,ゲート幅2mm)及びウエルド試験用の試験片C(縦80mm×横80mm×厚さ1mm,サイドゲート,ゲート幅1mm)を作製した。
また、前記試験片Aに対する被溶着体Bとして、前記ペレット100重量部と黒色着色用カーボンブラック(ウィンテックポリマー(株)製,商品名「2020C」)5重量部とを用いて射出成形し、肉厚2mmの箱形試験体Bを作製した。この箱形試験体Bは、長さ80mm、幅40mm及び高さ20mmの四角形状であり、上端面が開口している。また、下端面には、レーザ溶着により封止した後、内圧を加えるための孔(φ10mm)をボール盤を用いて形成した。なお、試験体Bはレーザ光による発熱体として作用する。
図1に示すように、箱形試験体B(4)の開口端部に試験片A(3)を重ねて接触させ、レーザ溶着機(ライスター社製)を用いて、レーザ発振器のヘッダ(1)からのレーザ光(2)の焦点を調整して、試験片Aと箱形試験体Bとの接触面に線幅1.5mmで集光させた。そして、試験片A(3)側から、波長940nmのレーザ光を走査速度10mm/秒の条件で照射して溶着し、箱形試験体Bの開口部が試験片A(3)で封止されたボックス状複合体を作製した。
(1)気密性(均一溶着性)
レーザ溶着により得られた試験片Aと試験片Bとのボックス状複合体について、水中にて内圧0.02MPaを30秒間加え、接合部での気泡の発生の有無により気密性を評価した。
(2)光線透過率
試験片Aの各部位について、分光光度計[日本分光(株)製「V570」]を用いて波長940nmでの光透過率(%)を測定し、光透過率の最大値と最小値との差(変動幅、%)を算出した。
(3)耐アルカリ性
試験片Cに1%のひずみを加えたまま、23℃の10重量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、1時間及び10時間後、試験片Cの表面にクラックの発生及びウエルド部の割れがないか実態顕微鏡にて観察した。
○:クラック及びウエルド部の割れなし
×:クラック及び/又はウエルド部の割れあり
実施例及び比較例の結果を表2及び3に示す。
Figure 2005133087
Figure 2005133087
実施例では、レーザ光に対する試験片Aの光線透過率が均一であるとともに、均一に溶着でき、気密性が高い。これに対して、比較例では、光線透過率が部位によって大きく変動し、気密性が低い。
実施例13〜22及び比較例3〜6
表4及び表6に示す割合で、各成分を2軸押出機(日本製鋼所製,30mmφ)により260℃で混練し、ペレットを作製した。得られたペレットを射出成形機((株)東芝製)により、シリンダー温度260℃及び金型温度80℃の条件で射出成形し、試験片A(縦80mm×横80mm×厚さ2mm,サイドゲート,ゲート幅2mm)、及びウエルド試験用の試験片C(縦80mm×横80mm×厚さ1mm,サイドゲート,ゲート幅1mm)を作製した。
また、前記試験片Aに対する被溶着体Bとしては、前記実施例1〜12と同様の箱形試験体Bを用い、実施例1〜12と同様の方法により、ボックス状複合体を作製した。
また、前記ペレット100重量部と黒色着色用カーボンブラック(ウィンテックポリマー(株)製,商品名「2020C」)5重量部とを用いて射出成形し、試験片Aと同様にこの試験片Aに対する被溶着体試験片Dを作製した。なお、試験片Dは、レーザ光による発熱体として作用する。
図2に示すように、試験片D(5)に試験片A(6)を一部が接触するように重ね、レーザ溶着機(ライスター社製)を用いて、レーザ発振器のヘッダ(1)からのレーザ光(2)の焦点を調整して、試験片Aと試験片Dとの接触面に線幅1.5mmで集光させた。そして、試験片A(5)側から、波長940nmのレーザ光を走査速度10mm/秒の条件で照射して溶着させた。
(1)光線透過率
試験片Aの中央部を分光光度計[日本分光(株)製「V570」]を用いて波長940nmでの光透過率(%)を測定し、光透過率の最大値と最小値との差(変動幅、%)を算出した。又代表値は中央部値とした。
(2)気密性(均一溶着性)
レーザ溶着により得られた試験片Aと試験片Bとのボックス状複合体について、水中にて内圧0.02MPaを30秒間加え、接合部での気泡の発生の有無により気密性を評価した。
(3)レーザ溶着性
試験片A及び試験片Dを80mm×10mm×2mmのサイズの短冊形状に切削した。そして図2に示すように重ね合わせた後、レーザ溶着機(ライスター社製)を用い、波長940nmのレーザ光を走査速度10mm/秒の条件で溶着した。次にオリエンテック製万能試験機RTC−1325で引張りせん断強度を測定した。
(4)耐アルカリ性
試験片Cに1%のひずみを加えたまま、23℃の10重量%濃度の水酸化ナトリウム水溶液に浸漬し、1時間、10時間、100時間及び200時間後、試験片Cの表面にクラックの発生及びウエルド部の割れがないか実体顕微鏡にて観察した。
○:クラック及びウエルド部の割れなし
×:クラック及び/又はウエルド部の割れあり
(5)成形性
試験片Aの作製過程で、樹脂組成物をシリンダー内で15分間滞留させた後、射出成形を行い、得られた試験片Aが変形したり、スプルーやランナー部が問題なく離型できるかについて評価を行った。また、上記のようにシリンダー内に滞留させた後作製した試験片Aの中央部を分光光度計を用いて波長940nmでの光透過率(%)を測定し、成形条件による透過性を確認した。
○:問題無し
×:金型からの離型工程でイジェクトピンにより試験片が大きく変形したり、スプルーやランナーが金型から取れないなどの問題を生じた。
結果を表5及び表6に示す。なお、表4及び5には、実施例2及び3の組成及び結果も合わせて示した。
Figure 2005133087
Figure 2005133087
Figure 2005133087
図1は実施例1〜12及び比較例1〜2でのレーザ溶着を説明するための概略図である。 図2は実施例13〜22及び比較例3〜6でのレーザ溶着を説明するための概略図である。
符号の説明
1…レーザヘッド
2…レーザ光線
3,6…試験片A
4…試験片B
5…試験片D

Claims (21)

  1. ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)と、エラストマー(B)と、ポリカーボネート系樹脂(C)と、シリコーンオイル(D)とを含むレーザ溶着用樹脂組成物。
  2. ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)が、ポリブチレンテレフタレート、又は30モル%以下の共重合性モノマーで変性されたポリブチレンテレフタレート系共重合体である請求項1記載の樹脂組成物。
  3. ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)が、少なくともポリブチレンテレフタレート系共重合体を含む請求項1記載の樹脂組成物。
  4. エラストマー(B)が、前記芳香族ビニル単量体の単独又は共重合体で構成されたセグメントと、α−C2-12オレフィン及びジエンから選択された単量体の単独又は共重合体で構成されたセグメントとを含むブロック又はグラフト共重合体、あるいはその水素添加物である請求項1記載の樹脂組成物。
  5. エラストマー(B)の屈折率が、温度25℃において1.52〜1.59である請求項1記載の樹脂組成物。
  6. シリコーンオイル(D)の屈折率が温度25℃で1.35〜1.60であり、シリコーンオイル(D)の粘度が50〜5000cstである請求項1記載の樹脂組成物。
  7. ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)100重量部に対して、エラストマー(B)1〜50重量部と、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜100重量部と、シリコーンオイル(D)1〜10重量部とを含む請求項1記載の樹脂組成物。
  8. さらに、リン系安定剤(E)を含む請求項1記載の樹脂組成物。
  9. リン系安定剤(E)が、無機リン系安定剤である請求項8記載の樹脂組成物。
  10. さらに、充填材又は補強材(F)を含む請求項1記載の樹脂組成物。
  11. 充填材又は補強材(F)が、ガラス質である請求項10記載の樹脂組成物。
  12. さらに、結晶化核剤(G)を含む請求項1記載の樹脂組成物。
  13. 結晶化核剤(G)が、平均粒子径0.05〜1μmの窒化ホウ素である請求項12記載の樹脂組成物。
  14. ポリブチレンテレフタレート系樹脂(A)100重量部に対して、エラストマー(B)10〜50重量部、ポリカーボネート系樹脂(C)5〜50重量部、シリコーンオイル(D)1〜7重量部、リン系安定剤(E)0.02〜3重量部、充填材又は補強材(F)10〜100重量部を含む請求項1記載の樹脂組成物。
  15. さらに結晶化核剤(G)0.005〜5重量部を含む請求項14記載の樹脂組成物。
  16. 射出成形により形成された縦80mm×横80mm×厚み2mmの成形品において、800〜1200nmの波長の光線を照射したとき、前記成形品の部位による光線透過率の変動幅が10%以下である請求項1記載の樹脂組成物。
  17. 請求項1記載の樹脂組成物で形成された成形品。
  18. 少なくとも一部にウエルド部を有する請求項17記載の成形品。
  19. インサート部、圧入部及びネジ部から選択された少なくとも一つを有する請求項17記載の成形品。
  20. 請求項1記載の樹脂組成物で形成された成形品と、相手材の樹脂成形品とがレーザ溶着により接合されている複合成形品。
  21. 請求項1記載の樹脂組成物で形成され、かつレーザ光の透過側に位置する成形品と、レーザ光の受光側に位置する相手材の樹脂成形品とを接触させ、レーザ光を照射して前記成形品と前記樹脂成形品とを接合させる複合成形品の製造方法。
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