JP2006282917A - 耐熱性ポリエステル樹脂成形品とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】脂環式ジカルボン酸成分及び芳香族ジカルボン酸成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸成分と、脂環式ジオール成分及び脂肪族ジオール成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位を有する熱可塑性ポリエステル樹脂または該熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物から形成され、該熱可塑性ポリエステル樹脂が電離放射線の照射により架橋されている耐熱性ポリエステル樹脂成形品、並びにその製造方法。
【選択図】なし
Description
前記熱可塑性ポリエステル樹脂に多官能性モノマーを配合することにより、電離放射線の照射により架橋可能な熱可塑性ポリエステル樹脂組成物を得ることができる。多官能性モノマーとしては、ジエチレングリコールジアクリレートなどのジアクリレート類;エチレングリコールジメタクリレート、ジプロピレングリコールジメタクリレートなどのジメタクリレート類;トリメチロールエタントリアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレートなどのトリアクリレート類;トリメチロールエタントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレートなどのトリメタクリレート類;トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシアヌレートなどのシアヌレート類またはイソシアヌレート類;1,3−ジアリル−5−(2−カルボキシメチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオンなどのトリアジン誘導体;など同一分子内に炭素−炭素二重結合を複数個有する多官能性モノマーを挙げることができる。
熱可塑性ポリエステル樹脂と多官能性有機化合物とを反応させて、熱可塑性ポリエステル樹脂中に重合性官能基を導入することにより、電離放射線の照射により架橋可能な改質ポリエステル樹脂を得ることができる。多官能性有機化合物としては、同一分子内に、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基などの重合性官能基と、アミノ基、ヒドロキシル基、エポキシ基(グリシジル基)、カルボキシル酸基、酸無水物基などの官能基とを有する有機化合物を使用する。
熱可塑性ポリエステル樹脂の重合段階において、不飽和ジオール成分及び/または不飽和ジカルボン酸成分を共重合して、主鎖に炭素−炭素二重結合を有する熱可塑性ポリエステル樹脂(改質熱可塑性ポリエステル樹脂)を合成することにより、電離放射線の照射により架橋可能な熱可塑性ポリエステル樹脂を得ることができる。
前記の方法(1)〜(3)を組み合わせた方法も採用することができる。好ましい方法としては、前記方法(2)または方法(3)と、方法(1)とを組み合わせる方法が挙げられる。例えば、前記方法(2)により重合性官能基を導入した改質熱可塑性ポリエステル樹脂または前記方法(3)により主鎖に炭素−炭素二重結合を導入した改質熱可塑性ポリエステル樹脂に、多官能性モノマーを配合する方法が好ましい方法として挙げられる。多官能性モノマーの配合割合は、前記方法(1)の場合と同じである。
熱可塑性ポリエステル樹脂の融点は、TAインスツルメント社製示差走査熱量計(DSC)を用い、昇温速度及び降温速度をいずれも10℃/分として測定した。セカンドランの値を示す。
熱可塑性ポリエステル樹脂の溶融粘度は、島津製作所製高化式フローテスターを用いて、荷重30kg、オリフィス径1.0mm、測定温度を樹脂の種類に合わせて250℃、270℃、及び290℃に変えて測定した。
撹拌機、精留塔、窒素導入管、及び減圧装置を備えた反応器に、シクロヘキサンジカルボン酸1.0モル及びシクロヘキサンジメタノール1.03モルを仕込み、加熱昇温を開始した。反応器内の温度が約120℃となった時点で攪拌を開始するとともに、反応触媒としてチタン酸イソプロピルを、仕込み酸成分に対して3×10−4モルの割合で添加した。反応器内の混合物を攪拌下に昇温し、150〜260℃の温度で、エステル化反応に起因する理論量の水を留去して、エステル化反応を完結させた。精留塔を切り離し、反応器内の温度を260〜270℃に保持しながら徐々に減圧して行き、最終的に真空度1hPa以下で3時間重縮合反応を実施した。このようにして得られた熱可塑性ポリエステル樹脂Aは、融点が224℃で、250℃で測定した溶融粘度が150Pa・sであった。
撹拌機、精留塔、窒素導入管、及び減圧装置を備えた反応器に、シクロヘキサンジカルボン酸1.0モル、シクロヘキサンジメタノール1.03モル、及びフマル酸0.04モルを仕込み、加熱昇温を開始した。反応器内の温度が約120℃となった時点で攪拌を開始するとともに、反応触媒としてチタン酸イソプロピルを、仕込み酸成分に対して3×10−4モルの割合で添加した。反応器内の混合物を攪拌下に昇温し、150〜260℃の温度で、エステル化反応に起因する理論量の水を留去して、エステル化反応を完結させた。精留塔を切り離し、反応器内の混合物に、tert−ブチルカテコールを、仕込み酸成分に対して1000ppmの重量割合で添加した。反応器内の温度を260〜270℃に保持しながら徐々に減圧して行き、最終的に真空度1hPa以下で3時間重縮合反応を実施した。このようにして得られた熱可塑性ポリエステル樹脂Bは、融点が210℃で、250℃で測定した溶融粘度が120Pa・sであった。
撹拌機、精留塔、窒素導入管、及び減圧装置を備えた反応器に、テレフタル酸ジメチルエステル1.0モル、1,4−ブタンジオール0.3モル、及びシクロヘキサンジメタノール0.9モルを仕込み、加熱昇温を開始した。反応器内の温度が約120℃となった時点で攪拌を開始するとともに、反応触媒としてチタン酸イソプロピルを、仕込み酸成分に対して3×10−4モルの割合で添加した。反応器内の混合物を攪拌下に昇温し、150〜260℃の温度で、エステル化反応に起因する理論量の水を留去して、エステル化反応を完結させた。精留塔を切り離し、反応器内の温度を260〜270℃に保持しながら徐々に減圧して行き、最終的に真空度1hPa以下で3時間重縮合反応を実施した。このようにして得られた熱可塑性ポリエステル樹脂Cは、融点が275℃で、290℃で測定した溶融粘度が70Pa・sであった。
撹拌機、精留塔、窒素導入管、及び減圧装置を備えた反応器に、テレフタル酸1.0モル、1,4−ブタンジオール0.4モル、シクロヘキサンジメタノール0.8モル、及びフマル酸0.04モルを仕込み、加熱昇温を開始した。反応器内の温度が約120℃となった時点で攪拌を開始するとともに、反応触媒としてチタン酸イソプロピルを、仕込み酸成分に対して3×10−4モルの割合で添加した。反応器内の混合物を攪拌下に昇温し、150〜260℃の温度で、エステル化反応に起因する理論量の水を留去して、エステル化反応を完結させた。精留塔を切り離し、反応器内の温度を260〜270℃に保持しながら徐々に減圧して行き、最終的に真空度1hPa以下で3時間重縮合反応を実施した。このようにして得られた熱可塑性ポリエステル樹脂Dは、融点が237℃で、270℃で測定した溶融粘度が100Pa・sであった。
合成例1で合成した熱可塑性ポリエステル樹脂A 100重量部、酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名「イルガノックス1010)0.5重量部、及びトリアリルイソシアヌレート5重量部を、二軸混合機(45mmφ、L/D=32)を用いて、バレル温度260℃、スクリュー回転数100rpmで溶融混合し、吐出ストランドを水冷カットして、ペレットにした。このようにして、樹脂組成物No.1のペレットを作製した。
表1に示す量比の各成分を用いたこと以外は、調製例1と同様にして、樹脂組成物No.2〜4のペレットを作製した。
合成例3で合成した熱可塑性ポリエステル樹脂C 100重量部、酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名「イルガノックス1010)0.5重量部、及びトリアリルイソシアヌレート10重量部を、二軸混合機(45mmφ、L/D=32)を用いて、バレル温度290℃、スクリュー回転数100rpmで溶融混合し、吐出ストランドを水冷カットして、ペレットにした。このようにして、樹脂組成物No.5のペレットを作製した。
トリアリルイソシアヌレート10重量部に代えて、1,3−ジアリル−5−(2−カルボキシメチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオン6重量部を用いたこと以外は、調製例5と同様にして、樹脂組成物No.6を調製した。
表1に示す量比の各成分を用いたこと以外は、調製例1と同様にして、樹脂組成物No.7及び8のペレットを作製した。
ポリブチレンテレフタレート(ポリプラスチックス社製、商品名「ジェラネックス2000U」)100重量部、酸化防止剤(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名「イルガノックス1010)0.5重量部、及びトリアリルイソシアヌレート10重量部を用いたこと以外は、調製例1と同様にして、樹脂組成物No.9のペレットを作製した。
(*1)ポリプラスチックス社製、商品名「ジェラネックス2000U」、
(*2)チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、商品名「イルガノックス1010」。
1.評価用試料の作製
樹脂組成物No.1のペレットを用いて、射出成形機(型締力30トン、スクリュー径25mmφ)により射出成形して、長さ20mm×幅10mm×厚み0.4mmのプレートと、長さ30mm×幅5mm×厚み2mmのプレートを作製し、これらの2種類のプレートの各々に加速電圧3MeVの電子線を300kGy照射して、それぞれ評価用試料とした。
樹脂組成物No.1のペレットを用いて、射出成形機(型締力30トン、スクリュー径25mmφ)により射出成形して、図1に示す長さ50mm×幅20mm×厚み1mmの試料(ウェルドのない試料)を作製した。同様に、樹脂組成物No.1のペレットを用いて、射出成形機(型締力30トン、スクリュー径25mmφ)により射出成形して、図2に示す長さ40mm×幅20mm×厚み1mmの試料(ウェルドのある試料)を作製した。符号4及び5は、射出成形時の金型ゲートに該当する部分である。2つのゲートから金型内に射出された樹脂は、金型内で合流してウェルド部3を形成する。各試料に、それぞれ加速電圧3MeVの電子線を300kGy照射して測定用試料とした。
上記の「1.評価用試料の作製」で作製した長さ20mm×幅10mm×厚み0.4mmの試料を、260℃設定ゾーンを60秒間で通過する条件にて、リフロー炉内を移動させ、長手方向と幅方向の寸法変化率を測定した。結果を表2に示す。長手方向及び幅方向ともに、寸法変化率が±1.0%以内のものを耐熱性が良好と判断した。
上記の「1.評価用試料の作製」で作製した長さ30mm×幅5mm×厚み2mmの試料について、動的粘弾性測定装置〔アイティー計測(株)製、商品名「DVA220」〕を用いて、260℃での貯蔵弾性率を測定した。熱可塑性樹脂の架橋体においては、融点を超える温度での貯蔵弾性率が高い方が架橋度が高いので、貯蔵弾性率の測定値を架橋度の指標として用いた。結果を表2に示す。
樹脂組成物No.2〜4のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にして各測定用試料を作製し、そして、同じ方法により諸特性を評価した。結果を表2に示す。
樹脂組成物No.1のペレットを用いて、実施例1と同様にして各試料を作製したが、これらに加速電子線を照射することなく測定用試料としたこと以外は、実施例1と同じ方法により諸特性を評価した。結果を表2に示す。
ポリブチレンテレフタレート(PBT)を含有する樹脂組成物No.9のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にして各測定用試料を作製し、同じ方法により諸特性を評価した。結果を表2に示す。
液晶ポリマー(LCP;ポリプラスチックス社製、商品名「ベクトラC130」)を用いて、実施例1と同様にして、ウェルド強度測定用試料を作製した。ただし、加速電子線による照射架橋は行わなかった。結果を表2に示す。
(*3)ポリプラスチックス社製、商品名「ベクトラC130」。
樹脂組成物No.5〜8のペレットを用いたこと以外は、実施例1と同様にして各測定用試料を作製し、そして、同じ方法により諸特性を評価した。結果を表3に示す。
表2に示す実施例1〜4は、脂環式ジカルボン酸成分であるシクロヘキサンジカルボン酸と脂環式ジオール成分であるシクロヘキサンジメタノールとの重縮合に由来する繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含有する熱可塑性ポリエステル樹脂を使用した実験例である。すなわち、実施例1〜4は、熱可塑性ポリエステル樹脂AまたはBを含有する樹脂組成物No.1〜4から成形品を射出成形し、次いで、加速電子線を照射して架橋した耐熱性ポリエステル樹脂成形品について評価した結果を示すものである。
2:ウェルドありの測定用試料、
3:ウェルド部、
4:射出成形時の金型ゲートに該当する部分、
5:射出成形時の金型ゲートに該当する部分、
31:測定用試料、
32:金属の台、
33:金属の台、
34:金属製のブレード。
Claims (17)
- 脂環式ジカルボン酸成分及び芳香族ジカルボン酸成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸成分と、脂環式ジオール成分及び脂肪族ジオール成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位を有する熱可塑性ポリエステル樹脂または該熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物から形成され、該熱可塑性ポリエステル樹脂が電離放射線の照射により架橋されている耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂が、脂環式ジカルボン酸成分と脂環式ジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位を全繰り返し単位の50モル%以上の割合で含有するものである請求項1記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂が、芳香族ジカルボン酸成分と脂環式ジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位を全繰り返し単位の50モル%以上の割合で含有するものである請求項1記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 脂環式ジカルボン酸成分が、シクロヘキサンジカルボン酸またはその低級アルキルエステルである請求項1記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 芳香族ジカルボン酸成分が、テレフタル酸またはその低級アルキルエステルである請求項1記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 脂環式ジオール成分が、シクロヘキサンジメタノールである請求項1記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 脂肪族ジオール成分が、エチレングリコールまたは1,4−ブタンジオールである請求項1記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂または熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物が、i)熱可塑性ポリエステル樹脂に多官能性モノマーを配合した樹脂組成物、ii)熱可塑性ポリエステル樹脂を多官能性有機化合物と反応させて重合性官能基を導入した熱可塑性ポリエステル樹脂、iii)熱可塑性ポリエステル樹脂の重縮合段階で不飽和ジオール成分または不飽和ジカルボン酸成分を共重合して主鎖に炭素−炭素二重結合を導入した熱可塑性ポリエステル樹脂、及びiv)前記の重合性官能基を導入した熱可塑性ポリエステル樹脂もしくは主鎖に炭素−炭素二重結合を導入した熱可塑性ポリエステル樹脂に多官能性モノマーを配合した樹脂組成物からなる群より選ばれる電離放射線の照射により架橋可能な熱可塑性ポリエステル樹脂または樹脂組成物である請求項1乃至7のいずれか1項に記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂に多官能性モノマーを配合した樹脂組成物が、熱可塑性ポリエステル樹脂に、分子内に2個以上の炭素−炭素二重結合を有する多官能性モノマーを配合した樹脂組成物である請求項8記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 多官能性モノマーが、トリアリルイソシアヌレートまたは1,3−ジアリル−5−(2−カルボキシメチル)−1,3,5−トリアジン−2,4,6(1H,3H,5H)−トリオンである請求項9記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂の重縮合段階で不飽和ジオール成分または不飽和ジカルボン酸成分を共重合して主鎖に炭素−炭素二重結合を導入した熱可塑性ポリエステル樹脂が、脂環式ジカルボン酸成分及び芳香族ジカルボン酸成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸成分と、脂環式ジオール成分及び脂肪族ジオール成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位に加えて、不飽和ジカルボン酸成分と、脂環式ジオール成分及び脂肪族ジオール成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位をも有する熱可塑性ポリエステル樹脂である請求項8記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 不飽和ジカルボン酸成分が、フマル酸である請求項11記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂または熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物を長さ20mm×幅10mm×厚み0.4mmのプレートに射出成形し、電離放射線の照射により架橋した試料を、リフロー炉の260℃に設定したゾーンを60秒間通過させる条件で測定したとき、長手方向及び幅方向ともに±1.0%以内の寸法変化率を示す請求項1乃至12のいずれか1項に記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂または熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物を長さ30mm×幅5mm×厚み2mmのプレートに射出成形し、電離放射線の照射により架橋した試料について、動的粘弾性測定装置を用いて、260℃で測定したとき、1MPa以上の貯蔵弾性率を示す請求項1乃至13のいずれか1項に記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 熱可塑性ポリエステル樹脂または熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物を長さ50mm×幅20mm×厚み1mmでウェルドのある試料に射出成形し、電離放射線の照射により架橋した試料について、ウェルド強度を測定したとき、50Pa以上のウェルド強度を示す請求項1乃至14のいずれか1項に記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- ウェルドのない同形状の試料の強度に対するウェルドのある試料のウェルド強度の割合が50%以上を示す請求項15記載の耐熱性ポリエステル樹脂成形品。
- 脂環式ジカルボン酸成分及び芳香族ジカルボン酸成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジカルボン酸成分と、脂環式ジオール成分及び脂肪族ジオール成分からなる群より選ばれる少なくとも一種のジオール成分との重縮合に由来する繰り返し単位を有する熱可塑性ポリエステル樹脂または該熱可塑性ポリエステル樹脂を含有する樹脂組成物を所望の形状に溶融成形し、得られた成形品に電離放射線を照射して架橋する耐熱性ポリエステル樹脂成形品の製造方法。
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