JP2007238800A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】厚み1mmの試験片で測定された波長λ=808nmにおける光線透過率が65%以下であり、かつ波長λ=850nmにおける光線透過率が70%以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物であり、熱可塑性樹脂に染顔料を配合する。組成物から形成された成形品、殊にシート状部材、およびかかる成形品と厚み1mmの試験片で測定された波長λ=850nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂からなる成形品とをレーザー溶着することにより得られる積層体。
【選択図】なし
Description
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂に染顔料をはじめ各種添加剤や充填材などを配合することにより得られる特定波長における光線透過率に特徴を有する熱可塑性樹脂組成物であり、特にその熱可塑性樹脂や配合物を限定するものではない。
<A−1成分:ポリカーボネート樹脂>
本発明で好適に使用されるポリカーボネート樹脂(以下、単に「ポリカーボネート」と称することがある)は、2価フェノールとカーボネート前駆体とを反応させて得られるものであり、反応の方法としては界面重縮合法、溶融エステル交換法、カーボネートプレポリマーの固相エステル交換法および環状カーボネート化合物の開環重合法等を挙げることができる。
(1)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBCFが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPAが10〜95モル%(より好適には50〜90モル%、さらに好適には60〜85モル%)であり、かつBCFが5〜90モル%(より好適には10〜50モル%、さらに好適には15〜40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する2価フェノール成分100モル%中、BPMが20〜80モル%(より好適には40〜75モル%、さらに好適には45〜65モル%)であり、かつBis−TMCが20〜80モル%(より好適には25〜60モル%、さらに好適には35〜55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(i)吸水率が0.05〜0.15%、好ましくは0.06〜0.13%であり、かつTgが120〜180℃であるポリカーボネート、あるいは
(ii)Tgが160〜250℃、好ましくは170〜230℃であり、かつ吸水率が0.10〜0.30%、好ましくは0.13〜0.30%、より好ましくは0.14〜0.27%であるポリカーボネート。
比粘度(ηSP)=(t−t0)/t0
[t0は塩化メチレンの落下秒数、tは試料溶液の落下秒数]
求められた比粘度(ηSP)から次の数式により粘度平均分子量Mを算出する。
ηSP/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
<A−2成分:ポリエステル樹脂>
本発明で好適に使用されるポリエステル樹脂(以下、単に「ポリエステル」と称することがある)は、ジカルボン酸またはその反応性誘動体と、ジオール、またはそのエステル誘導体とを主成分とする縮合反応により得られる重合体ないしは共重合体である。
ポリエチレンナフタレート(以下「PEN」と称する場合がある)とは、2,6−ナフタレンジカルボン酸を主たる酸成分とし、エチレングリコールを主たるジオール成分とするポリエステル樹脂である。即ち、本発明のポリエチレンナフタレートは、少量の他の酸成分、ジオール成分、およびオキシ酸成分が共重合されてもよい。
<A−3成分:ポリアリレート樹脂>
ポリアリレート樹脂は、芳香族ジカルボン酸またはその誘導体と二価フェノールまたはその誘導体とから得られるものである。ポリアリレートの調製に用いられる芳香族ジカルボン酸としては、二価フェノールと反応し満足な重合体を与えるものであればいかなるものでもよく、1種または2種以上を混合して用いられる。
好ましい芳香族ジカルボン酸成分として、テレフタル酸、イソフタル酸が挙げられる。またこれらの混合物であってもよい。
<A−4成分:スチレン樹脂>
スチレン樹脂は、スチレンのほか、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、p−tert−ブチルスチレンなどの核アルキル置換スチレン、α−メチルスチレン、α−メチル−p−メチルスチレンなどのα−アルキル置換スチレン等の重合体、及びこれら1種以上と他のビニル化合物の少なくとも1種以上との共重合体、これら2種以上の共重合体が挙げられる。
アクリル樹脂は、メチルアクリレートのほか、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、ブチルアクリレート、アミルアクリレート、ヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ドデシルアクリレート、オクタデシルアクリレート、フェニルアクリレート、ベンジルアクリレート等のアクリル酸アルキルエステル、またメチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ブチルメタクリレート、アミルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オクタデシルメタクリレート、フェニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート等のメタクリル酸アルキルエステル等の重合体、及びこれら2種以上の共重合体が挙げられる。これらの重合体の中で特に好ましい重合体は、ポリメチルメタクリレートである。
本発明で好適に使用される染顔料は、200mg/1Lクロロホルム溶液を厚み1mmセルで測定した波長λ=808nmにおける光線透過率が65%以下であり、かつ波長λ=850nmにおける光線透過率が70%以上である染顔料である。さらにそれに加え200mg/1Lクロロホルム溶液を厚み1mmセルで測定した波長λ=380nm〜670nmにおける各波長における光線透過率が1%以下である染顔料がより好適である。また、2種類以上の染顔料を混合物として使用する場合は、個々の染顔料の200mg/1Lクロロホルム溶液を厚み1mmセルで測定した波長λ=808nmにおける光線吸収率をAi808(%)、波長λ=850nmにおける光線吸収率をAi850(%)、染顔料混合物全量に対するそれぞれの染顔料の割合をRi(重量%)(ただし、iは染顔料番号)としたとき、染顔料混合物が下記式を満足するような染顔料が好適である。
リン系安定剤としては、亜リン酸、リン酸、亜ホスホン酸、ホスホン酸およびこれらのエステル、並びに第3級ホスフィンなどが例示される。
ヒンダードフェノール化合物としては、通常熱可塑性樹脂に配合される各種の化合物が使用できる。かかるヒンダードフェノール化合物としては、例えば、α−トコフェロール、ブチルヒドロキシトルエン、シナピルアルコール、ビタミンE、オクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、2−tert−ブチル−6−(3’−tert−ブチル−5’−メチル−2’−ヒドロキシベンジル)−4−メチルフェニルアクリレート、2,6−ジ−tert−ブチル−4−(N,N−ジメチルアミノメチル)フェノール、3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジルホスホネートジエチルエステル、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−エチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−メチレンビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−メチレンビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、2,2’−ジメチレン−ビス(6−α−メチル−ベンジル−p−クレゾール)、2,2’−エチリデン−ビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2’−ブチリデン−ビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、1,6−へキサンジオールビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、ビス[2−tert−ブチル−4−メチル6−(3−tert−ブチル−5−メチル−2−ヒドロキシベンジル)フェニル]テレフタレート、3,9−ビス{2−[3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ]−1,1,−ジメチルエチル}−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、4,4’−チオビス(6−tert−ブチル−m−クレゾール)、4,4’−チオビス(3−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−tert−ブチルフェノール)、ビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)スルフィド、4,4’−ジ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、4,4’−トリ−チオビス(2,6−ジ−tert−ブチルフェノール)、2,2−チオジエチレンビス−[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、2,4−ビス(n−オクチルチオ)−6−(4−ヒドロキシ−3,5−ジ−tert−ブチルアニリノ)−1,3,5−トリアジン、N,N’−ヘキサメチレンビス−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナミド)、N,N’−ビス[3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]ヒドラジン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−tert−ブチルフェニル)ブタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソシアヌレート、1,3,5−トリス2[3(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ]エチルイソシアヌレート、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート、トリエチレングリコール−N−ビス−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)アセテート、3,9−ビス[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)アセチルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、テトラキス[メチレン−3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)ベンゼン、およびトリス(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルベンジル)イソシアヌレートなどが例示される。
その他の熱安定剤は、上記のリン系安定剤やヒンダードフェノール系酸化防止剤のいずれかと併用されることが好ましく、特に両者と併用されることが好ましい。かかる他の熱安定剤としては、例えば3−ヒドロキシ−5,7−ジ−tert−ブチル−フラン−2−オンとo−キシレンとの反応生成物に代表されるラクトン系安定剤(かかる安定剤の詳細は特開平7−233160号公報に記載されている)が好適に例示される。かかる化合物はIrganox HP−136(商標、CIBA SPECIALTY CHEMICALS社製)として市販され、該化合物を利用できる。更に該化合物と各種のホスファイト化合物およびヒンダードフェノール化合物を混合した安定剤が市販されている。例えば上記社製のIrganox HP−2921が好適に例示される。本発明においてもかかる予め混合された安定剤を利用することもできる。ラクトン系安定剤の配合量は、100重量部のA成分を基準として、好ましくは0.0005〜0.05重量部、より好ましくは0.001〜0.03重量部である。
本発明において上記A成分の熱可塑性樹脂に配合されるものは、染顔料(B成分)や熱安定剤(C成分)に限定されず、請求項で規定された特定波長における特性に影響を与えない範囲で通常熱可塑性樹脂に使用される各種配合物を用いることも可能である。かかる配合物について説明する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、特定波長における光の透過率の発現に寄与するものとして従来公知の各種充填材を配合することができる。充填材としては、珪酸塩鉱物系フィラーもしくはガラス系フィラーが好ましい。かかる珪酸塩鉱物系フィラーとしてはタルク、マスコバイトマイカ、合成フッ素マイカ、スメクタイト、およびワラストナイトが好適に例示され、ガラス系フィラーとしてはガラス繊維、ガラスフレーク、およびガラスミルドファイバーなどが例示される。珪酸塩鉱物系フィラーおよびガラス系フィラーは、これらの表面に酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウム、および酸化ケイ素などの金属酸化物コートされたフィラーも利用できる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、従来公知の各種難燃剤を配合することができる。かかる難燃剤として使用される化合物の配合は難燃性の向上のみならず、各化合物の性質に基づき、例えば帯電防止性、流動性、剛性、および熱安定性の向上などがもたらされる。
有機金属塩系難燃剤は、耐熱性がほぼ維持されると共に少なからず帯電防止性を付与できる点で有利である。本発明において最も有利に使用される有機金属塩系難燃剤は、含フッ素有機金属塩化合物である。本発明の含フッ素有機金属塩化合物とは、フッ素置換された炭化水素基を有する有機酸からなるアニオン成分と金属イオンからなるカチオン成分からなる金属塩化合物をいう。より好適な具体例としては、フッ素置換有機スルホン酸の金属塩、フッ素置換有機硫酸エステルの金属塩、およびフッ素置換有機リン酸エステルの金属塩が例示される。含フッ素有機金属塩化合物は1種もしくは2種以上を混合して使用することができる。その中でも好ましいのはフッ素置換有機スルホン酸の金属塩であり、とくに好ましいのはパーフルオロアルキル基を有するスルホン酸の金属塩である。ここでパーフルオロアルキル基の炭素数は、1〜18の範囲が好ましく、1〜10の範囲がより好ましく、更に好ましくは1〜8の範囲である。
本発明の有機リン系難燃剤としては、アリールホスフェート化合物が好適である。かかるホスフェート化合物は難燃性の向上に効果的であり、かつホスフェート化合物は可塑化効果があるため、耐熱性の低下はあるものの本発明の樹脂組成物の成形加工性を高められる点で有利である。かかるホスフェート化合物は、従来難燃剤として公知の各種ホスフェート化合物が使用できるが、より好適には特に下記一般式(2)で表される1種または2種以上のホスフェート化合物を挙げることができる。
本発明のシリコーン系難燃剤として使用されるシリコーン化合物は、燃焼時の化学反応によって難燃性を向上させるものである。該化合物としては従来芳香族ポリカーボネート樹脂の難燃剤として提案された各種の化合物を使用することができる。シリコーン化合物はその燃焼時にそれ自体が結合してまたは樹脂に由来する成分と結合してストラクチャーを形成することにより、または該ストラクチャー形成時の還元反応により、ポリカーボネート樹脂に難燃効果を付与するものと考えられている。したがってかかる反応における活性の高い基を含んでいることが好ましく、より具体的にはアルコキシ基およびハイドロジェン(即ちSi−H基)から選択された少なくとも1種の基を所定量含んでいることが好ましい。かかる基(アルコキシ基、Si−H基)の含有割合としては、0.1〜1.2mol/100gの範囲が好ましく、0.12〜1mol/100gの範囲がより好ましく、0.15〜0.6mol/100gの範囲が更に好ましい。かかる割合はアルカリ分解法より、シリコーン化合物の単位重量当たりに発生した水素またはアルコールの量を測定することにより求められる。尚、アルコキシ基は炭素数1〜4のアルコキシ基が好ましく、特にメトキシ基が好適である。
M単位:(CH3)3SiO1/2、H(CH3)2SiO1/2、H2(CH3)SiO1/2、(CH3)2(CH2=CH)SiO1/2、(CH3)2(C6H5)SiO1/2、(CH3)(C6H5)(CH2=CH)SiO1/2等の1官能性シロキサン単位、
D単位:(CH3)2SiO、H(CH3)SiO、H2SiO、H(C6H5)SiO、(CH3)(CH2=CH)SiO、(C6H5)2SiO等の2官能性シロキサン単位、
T単位:(CH3)SiO3/2、(C3H7)SiO3/2、HSiO3/2、(CH2=CH)SiO3/2、(C6H5)SiO3/2等の3官能性シロキサン単位、
Q単位:SiO2で示される4官能性シロキサン単位である。
本発明のハロゲン系難燃剤としては、臭素化ポリカーボネート(オリゴマーを含む)が特に好適である。臭素化ポリカーボネートは耐熱性に優れ、かつ大幅に難燃性を向上できる。本発明で使用する臭素化ポリカーボネートは、下記一般式(9)で表される構成単位が全構成単位の少なくとも60モル%、好ましくは少なくとも80モル%であり、特に好ましくは実質的に下記一般式(9)で表される構成単位からなる臭素化ポリカーボネート化合物である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、滴下防止剤を配合することができる。かかる滴下防止剤を上記難燃剤と併用することにより、より良好な難燃性を得ることができる。かかる滴下防止剤としては、フィブリル形成能を有する含フッ素ポリマーを挙げることができ、かかるポリマーとしてはポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン系共重合体(例えば、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、など)、米国特許第4379910号公報に示されるような部分フッ素化ポリマー、フッ素化ジフェノールから製造されるポリカーボネート樹脂などを挙げることかできるが、好ましくはポリテトラフルオロエチレン(以下PTFEと称することがある)である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、帯電防止剤を配合することができる。熱可塑性樹脂組成物からなる成形品に、埃付着による外観不良や静電気が帯電することによる誤作動の恐れがある場合、特に好適となる。かかる帯電防止剤としては、例えば(1)ドデシルベンゼンスルホン酸ホスホニウム塩に代表されるアリールスルホン酸ホスホニウム塩、およびアルキルスルホン酸ホスホニウム塩などの有機スルホン酸ホスホニウム塩、並びにテトラフルオロホウ酸ホスホニウム塩の如きホウ酸ホスホニウム塩が挙げられる。該ホスホニウム塩の含有量は100重量部のA成分を基準として、5重量部以下が適切であり、好ましくは0.05〜5重量部、より好ましくは1〜3.5重量部、更に好ましくは1.5〜3重量部の範囲である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、熱線吸収能を有する化合物を配合することができる。かかる化合物の配合された熱可塑性樹脂組成物は、室内の高温化を抑制することができ、特に車両用樹脂窓ガラスや樹脂窓サッシガラスの枠材用途において好適である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、光拡散剤を配合することができ、かかる光拡散剤としては高分子微粒子、低屈折率の無機微粒子、およびこれらの複合物等が例示される。かかる高分子微粒子は、既にポリカーボネート樹脂やポリスチレン樹脂の光拡散剤として公知の微粒子である。より好適には粒径数μmのアクリル架橋粒子およびポリオルガノシルセスキオキサンに代表されるシリコーン架橋粒子などが例示される。光拡散剤の形状は球形、円盤形、柱形、および不定形などが例示される。かかる球形は、完全球である必要はなく変形しているものを含み、かかる柱形は立方体を含む。好ましい光拡散剤は球形であり、その粒径は均一であるほど好ましい。光拡散剤の含有量は、100重量部のA成分を基準として好ましくは0.005〜20重量部、より好ましくは0.01〜10重量部、更に好ましくは0.01〜3重量部である。尚、光拡散剤は2種以上を併用することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、紫外線吸収剤を配合することができ、太陽光や蛍光やキセノン光やLED光などの光に長期間曝される場合の変色防止として好適である。かかる紫外線吸収剤としては、具体的にはベンゾフェノン系では、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−ベンジロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホキシトリハイドライドレイトベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2,2’,4,4’−テトラヒドロキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4,4’−ジメトキシ−5−ソジウムスルホキシベンゾフェノン、ビス(5−ベンゾイル−4−ヒドロキシ−2−メトキシフェニル)メタン、2−ヒドロキシ−4−n−ドデシルオキシベンソフェノン、および2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2’−カルボキシベンゾフェノンなどが例示される。
本発明の熱可塑性樹脂組成物には、離型剤を配合することができ、かかる離型剤は成形時の生産性向上や成形品の歪みの低減も達成するため好適である。かかる離型剤としては公知のものが使用でき、例えば、飽和脂肪酸エステル、不飽和脂肪酸エステル、ポリオレフィン系ワックス(ポリエチレンワックス、1−アルケン重合体など。酸変性などの官能基含有化合物で変性されているものも使用できる)、シリコーン化合物、フッ素化合物(ポリフルオロアルキルエーテルに代表されるフッ素オイルなど)、パラフィンワックス、蜜蝋などを挙げることができる。かかる離型剤は100重量部のA成分を基準として0.005〜2重量部が好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造に当たっては、その製造方法は特に限定されるものではない。しかしながら特定波長における光線透過率をバラツキなく精度よく発現させるためには、その成形品において熱可塑性樹脂中に配合物が均質に分散することが重要であることから、本発明の熱可塑性樹脂組成物は構成する熱可塑性樹脂や配合物を溶融混練することにより製造されることが好ましい。
上記の如く得られた本発明の熱可塑性樹脂組成物は、通常上記の如く製造されたペレットを射出成形して各種製品を製造することができる。かかる射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、適宜目的に応じて、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体の注入によるものを含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形などの射出成形法を用いて成形品を得ることができる。これら各種成形法の利点は既に広く知られるところである。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる成形品とレーザー溶着される熱可塑性樹脂成形品である厚み1mmの試験片で測定された波長λ=808nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂組成物からなる成形品について説明する。該成形品は、厚み1mmの試験片で測定された波長λ=808nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂組成物からなる成形品であれば特に限定されるものではない。樹脂成形品を構成する樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、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、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS樹脂)、スチレン−無水マレイン酸共重合体、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリメタクリレート樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられ、エラストマーとしては、イソブチレン/イソプレンゴム、スチレン/ブタジエンゴム、エチレン/プロピレンゴム、アクリル系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、並びにコアシェル型のエラストマーであるMBS(メタクリル酸メチル/スチレン/ブタジエン)ゴムおよびMAS(メタクリル酸メチル/アクリロニトリル/スチレン)ゴムなどが挙げられる。なかでも、一般に光線透過率の高い熱可塑性樹脂として認知されているものが好ましく使用でき、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン樹脂(HIPS樹脂を含む)、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS樹脂)、スチレン/無水マレイン酸共重合体、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(いわゆる透明ABS樹脂)、ポリメチルメタクリレート樹脂、メチルメタクリレート/スチレン共重合体(MS樹脂)、環状ポリオレフィン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、およびフェノキシ樹脂などが挙げられる。更に好ましくは、入手容易な汎用エンプラであるポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂などである。上記樹脂は、1種のみならず2種以上を混合して用いることもできる。
本発明におけるレーザー溶着について説明する。レーザー溶着方法は、レーザー光透過性樹脂組成物である厚み1mmの試験片で測定された波長λ=808nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂組成物からなるレーザー光透過部材とレーザー光吸収性樹脂組成物である厚み1mmの試験片で測定された、波長λ=808nmにおける光線透過率が65%以下であり、かつ波長λ=850nmにおける光線透過率が70%以上である熱可塑性樹脂組成物からなるレーザー光吸収部材が接した状態で、レーザー光がかかるレーザー光透過部材を透過しかかるレーザー光吸収部材に吸収されるようにレーザー光を照射させることにより、レーザー光透過部材とレーザー光吸収部材を溶着させるものである。レーザー溶着は、3次元溶着が可能なため金型形状や製品設計の自由度が増すことや、振動溶着とは異なり振動や磨耗粉の発生がなく溶着面のバリ発生などによる意匠面の外観低下が起こりにくいなどの特徴を有している。
(I)熱可塑性樹脂組成物の評価
(I−I)光線透過率:長さ50mm×幅50mm×厚さ1.0mm、表面の算術平均粗さ(Ra)が0.03μm以下の平滑平板状の試験片を温度23℃、相対湿度50%の環境にて一日保管して状態調整を行った後、分光光度計((株)日立製作所製U−3210形自記分光光度計)によりかかる試験片の波長λ=808nmにおける光線透過率T1(%)および波長λ=850nmにおける光線透過率T2(%)を求めた。同時に波長λ=380nm〜670nmにおける光線透過率も測定し、その範囲における最も高い光線透過率T3(%)を求めた。
(I−II)溶融熱安定性:連続成形後、成形機を一時停止しシリンダー内で樹脂を滞留させる。そして10min滞留させた後に成形することにより得られる試験片の外観を目視にて確認した。溶融安定性は以下の基準により判断した。
○:成形品にシルバーが認めらない。
×:成形品にシルバーが認められる。
(I−III)レーザー溶着性:本発明の熱可塑性樹脂組成物からなる長さ50mm×幅50mm×厚さ1.0mm、表面の算術平均粗さ(Ra)が0.03μm以下の平滑平板状の試験片をレーザー光吸収性成形品とし、厚み1mmの試験片で測定された波長λ=850nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂組成物からなる長さ50mm×幅50mm×厚さ1.0mm、表面の算術平均粗さ(Ra)が0.03μm以下の平滑平板状の試験片をレーザー光透過性成形品とし、両者を重ね合わせて機械的クランプ装置により圧接した状態で保持した。その後、レーザー溶着機((株)ファインディバイス製レーザー樹脂溶着機FD−2000)に、レーザー光透過性成形品側よりレーザー光が照射されるように前述の重ね合わせ圧接した成形品をセットし、レーザー発振器からのレーザー光が重ね合わせた面に焦点が合うように調整し、線幅2mmで集光させた。そして波長λ=808nmのレーザー光を出力20W、走査速度10mm/秒、溶着距離20mmの条件で照射し溶着を実施した。レーザー溶着性は以下の基準により判断した。
◎:レーザー光吸収性成形品とレーザー光透過性成形品が強く接合された。
○:レーザー光吸収性成形品とレーザー光透過性成形品が接合された。
×:レーザー光吸収性成形品とレーザー光透過性成形品が接合されなかった。
(I−IV)レーザー溶着部外観:レーザー溶着性と併せてレーザー溶着部の外観を評価した。以下の基準で判断した。
○:レーザー光吸収性成形品とレーザー光透過性成形品の接合部の外観が損なわれていない。
×:レーザー光吸収性成形品とレーザー光透過性成形品を接合する際、吸収性成形品からの煙やエアの発生、吸収性成形品の溶着部側の反対側までの溶融、溶着面積の拡大、などにより接合部の外観が損なわれている。
(II−I)ペレットの製造
熱可塑性樹脂100部に、染顔料、熱安定剤、および他の添加剤を表1記載の配合量で配合し、ブレンダーにて混合した後、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練しペレットを得た。ポリカーボネート樹脂のように原料樹脂がパウダー状の場合、配合量の少ない染顔料や安定剤はそれぞれ配合量の10〜1000倍の濃度を目安に予めポリカーボネート樹脂パウダーとの予備混合物を作成した後、ブレンダーによる全体の混合を行った。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX30XSST(完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー)を使用した。混練ゾーンはベント口手前に1箇所のタイプとした。押出条件は吐出量25kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第1供給口からダイス部分まで一定とし、使用する熱可塑性樹脂毎に設定した。かかる設定温度は、ポリカーボネート樹脂およびポリエチレンテレフタレート樹脂は270℃、ポリアリレート樹脂は310℃、スチレン樹脂およびアクリル樹脂は210℃とした。
(II−II)試験片の作製
得られたペレットを7時間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した後、射出成形機を用いて、射速20mm/secの条件で、長さ50mm×幅50mm×厚さ1.0mm、表面の算術平均粗さ(Ra)が0.03μm以下の平滑平板状の試験片を成形した。射出成形機は、住友重機械工業(株)製:SG260M−HPを使用した。乾燥温度やシリンダー温度や金型温度は熱可塑性樹脂毎に設定した。かかる樹脂がポリカーボネート樹脂の場合、乾燥温度120℃、シリンダー温度290℃、金型温度80℃で実施した。かかる樹脂がポリエチレンテレフタレート樹脂の場合、乾燥温度120℃、シリンダー温度280℃、金型温度20℃で実施した。かかる樹脂がポリアリレート樹脂の場合、乾燥温度120℃、シリンダー温度320℃、金型温度80℃で実施した。かかる樹脂がスチレン樹脂の場合、乾燥温度70℃、シリンダー温度210℃、金型温度40℃で実施した。かかる樹脂がアクリル樹脂の場合、乾燥温度80℃、シリンダー温度210℃、金型温度60℃で実施した。
(II−III)レーザー光透過性成形品の作製
ポリカーボネート樹脂レーザー光透過性成形品は、上記(II−I)と同様の方法で添加剤を何も配合せずにペレット製造した後、(II−II)と同様の手法で射出成形し、試験片を作製した。ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン樹脂、アクリル樹脂はペレット状のため、かかるペレットを上記(II−II)と同様の手法で射出成形し、試験片を作製した。
表1、表2に記載の各成分からなる熱可塑性樹脂組成物のペレットを製造し、上記加工法にて試験片および積層体を作成した。評価結果を表1、表2に示す。
表1〜表2中の記号表記の各成分は下記の通りである。
A−1:ビスフェノールAとホスゲンから界面縮重合法により製造された粘度平均分子量16,000のポリカーボネート樹脂パウダー(帝人化成(株)製:パンライトCM−1000)
A−2:ポリエチレンテレフタレート樹脂(帝人(株)製:TR−8580、固有粘度0.8)
A−3:ポリアリレート樹脂(ユニチカ(株)製:UポリマーU−100)
A−4:ポリスチレン樹脂:(東洋スチレン(株)製:トーヨースチロールG200C)
A−5:ポリメチルメタクリレート樹脂:(三菱レイヨン(株)製:アクリペットMD)
(B成分)
B−1:アントラキノン系着色剤(日本化薬(株)製:IR−750)
B−2:アントラキノン系着色剤(三井化学(株)製:SIR−114)
B−3:シアニン系着色剤(日本化薬(株)製:CY−4)
B−4:ペリノン系着色剤(有本化学工業(株)製:R8370)
B−5:アントラキノン系着色剤(有本化学工業(株)製:G5602)
B−6:キノリン系着色剤(有本化学工業(株)製:Y8010)
B−7:カーボンブラック(三菱化学(株)製:三菱カーボンブラックMA−100B)
(C成分)
C−1: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を主成分とし、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイトを約10重量%含有する安定剤混合物(クラリアント社製:サンドスタブP−EPQ)
C−2:オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート(Ciba Specialty Chemicals K.K.製:Irganox1076)
(その他)
WN:ワラストナイト(ナイコミネラルズ社製:NYGLOS4)
SI:メチルフェニルポリシロキサン(東レ・ダウコーニング・シリコーン(株)製:SH−710)
EW:ペンタエリスリトールと脂肪族カルボン酸からなるフルエステル(理研ビタミン(株)製:リケスターEW−400)
Claims (15)
- 厚み1mmの試験片で測定された、波長λ=808nmにおける光線透過率が65%以下であり、かつ波長λ=850nmにおける光線透過率が70%以上であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
- 厚み1mmの試験片で測定された、波長λ=808nmにおける光線透過率が36%以下であり、かつ波長λ=850nmにおける光線透過率が84%以上であることを特徴とする請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 厚み1mmの試験片で測定された、波長λ=380nm〜670nmの各波長における光線透過率が1%以下であることを特徴とする、請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂(A成分)に染顔料(B成分)を配合することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 染顔料(B成分)が200mg/1Lクロロホルム溶液を厚み1mmセルで測定した波長λ=808nmにおける光線透過率が65%以下であり、かつ波長λ=850nmにおける光線透過率が70%以上である染顔料である請求項4記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 2種類以上の染顔料の混合物を使用することを特徴とする請求項4または5に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 熱可塑性樹脂が、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン樹脂、およびアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂である請求項1〜7のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- ポリカーボネート樹脂がビスフェノールA型のポリカーボネート樹脂である請求項8記載の熱可塑性樹脂組成物。
- ポリエステル樹脂がポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリへキシレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート(PEN)からなる群より選ばれる少なくとも一種のポリエステル樹脂である請求項8記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 熱安定剤(C成分)を含有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物よりなる成形品。
- 成形品が、シート状部材である請求項12記載の成形品。
- 請求項12または13に記載の成形品と、厚み1mmの試験片で測定された波長λ=808nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂組成物からなる成形品とをレーザー溶着により溶着することによって得られることを特徴とする積層体。
- 該厚み1mmの試験片で測定された波長λ=808nmにおける光線透過率が75%以上の熱可塑性樹脂組成物中の熱可塑性樹脂がポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアリレート樹脂、スチレン樹脂、およびアクリル樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項14記載の積層体。
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