JP2008007573A - メタクリル樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性を向上することができ、しかもネジの締め付けの際のきしみ音を低減することができるメタクリル樹脂組成物を提供する。
【解決手段】メタクリル樹脂に、焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体を配合する。このようなフッ素系樹脂の粉体を配合することによって、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性を向上することができ、またネジの締め付けの際のきしみ音を低減することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、耐衝撃性を向上した成形品を得ることができるメタクリル樹脂組成物に関するものである。

メタクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル：ＰＭＭＡ）は熱可塑性樹脂の中では硬度が最も高く、また酸やアルカリなどに対する耐薬品性にも優れるために、各種の成形品に広く使用されている。しかし、ＰＭＭＡは耐衝撃性が比較的低く、また割れた際の割れ面が鋭く尖ることがあるため、使用上の注意が必要である。さらにＰＭＭＡは溶剤が作用すると、残留歪の大きい箇所に溶剤がアタックしてケミカルストレス現象を引き起こし、いわゆるケミカルクラックが発生し易いという問題もある。

そこで、ＰＭＭＡにアクリルゴムなどのゴムを配合して、ＰＭＭＡの耐衝撃性を上げ、また残留歪を低減して耐ケミカルクラック性を向上させることが行なわれている（例えば、特許文献１等参照）。
特開平０９−０５９４７２号公報

しかし、ＰＭＭＡにゴムを配合すると、ＰＭＭＡ単独の場合に比較して、強度や硬度が低下し、また温度による寸法変化が大きくなって寸法安定性が低下するという問題が生じるものであった。また、成形品にタッピングビスなどのネジを締め付けるにあたって、ＰＭＭＡはこのネジの締め付けの際にきしみ音が発生し易いという問題があるが、このようなきしみ音の発生を解消することについての対策はなされていないものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性を向上することができ、しかもネジの締め付けの際のきしみ音を低減することができるメタクリル樹脂組成物を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係るメタクリル樹脂組成物は、メタクリル樹脂に、焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体を配合して成ることを特徴とするものである。

この発明によれば、焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体を配合することによって、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性を向上することができ、またネジの締め付けの際のきしみ音を低減することができるものである。

また請求項２の発明は、請求項１において、フッ素系樹脂の粉体は、ポリテトラフルオロエチレンの粉体であることを特徴とするものである。

ポリテトラフルオロエチレンの粉体は容易に且つ安価に入手することができ、しかも上記の効果を高く得ることができるものである。

また請求項３の発明は、請求項１又は２において、フッ素系樹脂の粉体は、４２０℃で３０分間加熱したときの質量減少率が５質量％以上のものであることを特徴とするものである。

このようなフッ素系樹脂の粉体を用いることによって、耐ケミカルクラック性を高めることができるものである。

本発明によれば、焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体を配合することによって、強度や硬度、寸法安定性を低下させることなく、耐衝撃性を向上することができ、またネジの締め付けの際のきしみ音を低減することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明は、メタクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチル：ＰＭＭＡ）にフッ素系樹脂の粉体を配合するようにしたものである。ＰＭＭＡにフッ素系樹脂の粉体を配合することによって、応力を緩和し、またクラックの発生を分散させて、耐衝撃性を向上させることができるものである。

このフッ素系樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化ポリプロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）、四フッ化エチレン・エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、ビニリデンフルオライド樹脂（ＰＶＦ）、クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン樹脂（ＥＣＴＦＥ）などを挙げることができる。

そして本発明では、フッ素系樹脂の粉体として焼成処理されたものを用いるものである。この焼成されたフッ素系樹脂の粉体は、潤滑用添加剤として市販されているものを入手して使用することができるものである。

フッ素系樹脂の粉体として焼成処理がされていないものを用いると、ＰＭＭＡにフッ素系樹脂粉体を配合して混練する際に、フッ素系樹脂粉体が繊維化して、ＰＭＭＡにフッ素系樹脂粉体を分散させることができず、成形可能な樹脂組成物を得ることが難しいものであり、またフッ素系樹脂粉体がＰＭＭＡ中に均一に分散していないために、フッ素系樹脂粉体を配合することによる効果を十分に得ることができないものである。このために本発明では、フッ素系樹脂の粉体を焼成処理して熱履歴を高め、フッ素系樹脂粉体が繊維化するようなことなくＰＭＭＡに均一に分散させた樹脂組成物を得るようにしているものである。

また本発明において焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体としては、４２０℃で３０分間加熱したときの質量減少率が５質量％以上のものを用いるのが好ましい。加熱減量が小さな粉体は分子量が大きく比較的硬い傾向があり、フッ素系樹脂の粉体を配合することによるＰＭＭＡ成形品の残留応力を低減する効果が低くなって、成形品の耐ケミカルクラック性を向上する効果も不十分になる。このため、４２０℃で３０分間加熱したときの質量減少率が５質量％以上であって、熱履歴が高過ぎないフッ素系樹脂粉体をＰＭＭＡに配合することによって、成形品の耐ケミカルクラック性を高めるようにしているものである。フッ素系樹脂粉体を４２０℃で３０分間加熱したときの質量減少率の上限は、特に設定されるものではないが、実用上、１０質量％以下であることが望ましい。

フッ素系樹脂の粉体としては、特に限定されるものではないが、平均粒径が１〜７０μｍの範囲のものが好ましい。平均粒径が１μｍ未満であると、取り扱い性が悪くなり、また均一混合も難しくなる。逆に平均粒径が７０μｍを超えると、粒子が粗くなるためにこれが成形品の表面に表れて外観を損なうおそれがある。

そして、ＰＭＭＡに焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体を配合し、これを混合・混練することによって、本発明のメタクリル樹脂組成物を得ることができるものである。

ここでフッ素系樹脂粉体微の配合量は、特に限定されるものではないが、０．５〜５質量％（ＰＭＭＡ１００質量部に対して０．５〜５質量部）の範囲が好ましい。フッ素系樹脂粉体の配合量が０．５質量％未満では、フッ素系樹脂粉体を配合することによる耐衝撃性向上の効果を十分に得ることができないものであり、またフッ素系樹脂粉体の配合量が５質量％を超えると曲げ強度の低下が大きくなるので、フッ素系樹脂粉体の配合量は５質量％以下であることが好ましい。

上記のようにして得られた本発明のメタクリル樹脂組成物を、射出成形など任意の成形法で成形することによって、成形品を得ることができる。ここで、上記のようにＰＭＭＡにフッ素系樹脂の粉体を混合・混練するときの温度、及び成形の際の温度は、ＰＭＭＡの溶融温度より高く、且つフッ素系樹脂粉体の溶融温度より低い温度に設定されるものである。

そしてこの成形品において、ＰＭＭＡには、焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体が含有されているので、柔軟性を有するフッ素系樹脂の粉体によって、成形品の耐衝撃性を高めることができるものである。またフッ素系樹脂の粉体は、ゴムのように成形品の硬度や強度を大きく低下させるようなことはなく、寸法安定性を低下させることもないものである。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。

（実施例１）
ＰＭＭＡとして、三菱レイヨン（株）製の「アクリペットＶＨ００１」を用いた。またフッ素系樹脂粉体として、焼成処理された（株）喜多村製の「ＫＴＬ−４５０」を用いた。この焼成処理されたＰＴＦＥ粉体を、１０℃／分の昇温温度で４２０℃まで昇温した後、この温度を３０分間保持した際の、加熱減量をＴＧＡ装置で測定したところ、３質量％であった。

そしてＰＭＭＡにＰＴＦＥ粉体を２質量％の配合量で配合し、二軸ニーダーを用いてシリンダー温度３００℃の温度条件で加熱混練し、冷却後、粉砕することによって、メタクリル樹脂組成物の成形用ペレットを調製した。

このように調製した成形用ペレットを、射出成形機を用いて、シリンダー温度２４５℃の温度条件で射出成形することによって、試験用の成形品を得た。

（実施例２）
フッ素系樹脂粉体として、焼成処理された（株）喜多村製の「ＫＴＬ−２０Ｎ」を用いた。この焼成処理されたＰＴＦＥ粉体を、１０℃／分の昇温温度で４２０℃まで昇温した後、この温度を３０分間保持した際の、加熱減量をＴＧＡ装置で測定したところ、６質量％であった。

その他は、実施例１と同様にしてメタクリル樹脂組成物の成形用ペレットを調製し、さらに実施例１と同様にして射出成形することによって、試験用の成形品を得た。

（比較例１）
ＰＭＭＡとして、三菱レイヨン（株）製の「アクリペットＶＨ００１」をそのまま用い、実施例１と同様にして射出成形することによって、試験用の成形品を得た。

（比較例２）
ＰＭＭＡとして、三菱レイヨン（株）製の「アクリペットＩＲ Ｄ３０ ００１」（ゴムを添加した耐衝撃グレード）をそのまま用い、実施例１と同様にして射出成形することによって、試験用の成形品を得た。

（比較例３）
フッ素系樹脂粉体として、焼成未処理の三井・デュポンフロロケミカル（株）製「テフロン（登録商標）７Ａ−Ｊ」を使用した。

そして実施例１と同様にして、ＰＭＭＡにこの焼成未処理のＰＴＦＥ粉体を配合し、二軸ニーダーで加熱混練したところ、ＰＴＦＥ粉体が繊維化して分散させることができず、成形に使用できるペレットを得ることができなかった。

上記の実施例１〜２及び比較例１〜２で得た試験用成形品について、鉛筆硬度（ＪＩＳ Ｋ ５４００）、曲げ強度（ＪＩＳ Ｋ ７１７１）、シャルピー衝撃強度（ＪＩＳ Ｋ ７１１１）、線膨張係数（ＡＳＴＭ Ｄ６９６）、耐ケミカルクラック性、ネジ締め時きしみ音の有無を測定した。結果を表１に示す。

耐ケミカルクラック性の試験は次のようにして行なった。図１に示すように凸曲面１を形成した治具２を用い、厚み３ｍｍ、幅１５ｍｍの試験用成形品Ａを凸曲面１に沿わせて曲げた状態で治具２の上に配置し、試験用成形品Ａの両側端を留め具３で固定した。このように治具２の凸曲面１の上に試験用成形品Ａを曲げた状態で固定することによって、試験用成形品Ａの表面に０．１５％、０．３％、０．４５％、０．６％の歪をかけた。ここで、治具２として、試験用成形品Ａの上面が０．１５〜０．６％の範囲で伸ばされるように凸曲面１の曲率を設定した、４種類のものを用いることによって、この４種類の歪をかけるようにした。

次に、上下が開口する内径５ｍｍの筒体４を試験用成形品Ａの中央部の上面にシリコングリスで固定し、筒体４内にエチルアルコールを充填して２４時間放置した。そして、エチルアルコールを接触させた部分において試験用成形品Ａに割れもしくはクラックが発生したときの、歪値を臨界歪値として表１に示す。

またネジ締め時きしみ音の試験は、厚み３ｍｍの試験用成形品に直径３．４ｍｍのドリルで孔をあけ、Ｔ４タッピングビスをこの孔にドライバーで締め込む際に、きしみ音が発生するか否かを確認することによって行なった。

表１にみられるように、ＰＭＭＡに焼成処理したＰＴＦＥ粉体を配合した各実施例のものは、無配合のＰＭＭＡの比較例１よりもシャルピー衝撃強度が大きく向上し、また耐衝撃グレードＰＭＭＡの比較例２と同等以上のシャルピー衝撃強度が得られることが確認される。一方、各実施例の鉛筆硬度、曲げ強度、線膨張係数は比較例１と同等であり、硬度、強度、寸法安定性が低下していないことが確認される。さらに、各実施例のものはネジ締め時のきしみ音が発生しないことも確認される。

また、実施例１と実施例２にみられるように、焼成処理したＰＴＦＥ粉体として加熱減量が５質量％以上のものを用いることによって、臨界歪値が大きくなり、耐ケミカルクラック性が向上することが確認される。

耐ケミカルクラック性の試験方法を示す図である。

Claims (3)

1. メタクリル樹脂に、焼成処理されたフッ素系樹脂の粉体を配合して成ることを特徴とするメタクリル樹脂組成物。
2. フッ素系樹脂の粉体は、ポリテトラフルオロエチレンの粉体であることを特徴とする請求項１に記載のメタクリル樹脂組成物。
3. フッ素系樹脂の粉体は、４２０℃で３０分間加熱したときの質量減少率が５質量％以上のものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のメタクリル樹脂組成物。
   

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