JP2009155525A

JP2009155525A - 液晶性ポリマー組成物

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Publication number: JP2009155525A
Application number: JP2007336734A
Authority: JP
Inventors: Nobuaki Sasaki; 信彰佐々木
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-27
Also published as: KR101481840B1; JP4932695B2; KR20090071433A

Abstract

【課題】成形収縮率の異方性が小さく、表面平滑性も良好な液晶性ポリマー組成物を提供する。
【解決手段】(A)液晶性ポリマー100重量部に対して(B)平均粒子径φ150〜500μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレーク80〜120重量部を溶融混練することにより得られた、液晶性ポリマー中に平均粒子径φ80〜100μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレークが均一に分散されている液晶性ポリマー組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、成形収縮率の異方性が小さく、表面平滑性も良好な液晶性ポリマー組成物に関する。

異方性溶融相を形成し得る液晶性ポリマーは、成形性、寸法安定性、流動性に優れた材料として知られており、高い寸法精度や薄肉充填性が必要な分野に多く採用されてきた。

しかし、液晶性ポリマーはその高い異方性のため、流動方向と流動直角方向の成形収縮率の異方性が大きいという問題がある。そのため、成形収縮率を考慮して金型設計しているが、成形収縮率の異方性が大きい場合は樹脂の流動により成形収縮率が大きく変動するので、金型設計のみでは所望の寸法の成形品を得るのは非常に難しい。

従って、高度な寸法精度を要求される成形品では、異方性を低減し成形収縮率の異方性を改善するため、各種充填剤との複合材料が一般に使用されているが（特許文献１、２）、これらの材料は流動性が悪く、表面平滑性を低下させるという問題があった。

配合する充填剤の平均粒子径が大きいほど、成形収縮率の異方性はより改善されるが、表面平滑性は悪くなり、両者の特性を両立させることは平均粒子径の制御のみでは困難であった。
特開昭６３−１６２７５３号公報特開昭６３−１４６９５９号公報

本発明は、かかる従来技術の欠点を解決し、成形収縮率の異方性が小さく、表面平滑性も良好な液晶性ポリマー組成物の提供を目的とする。

本発明者等は上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、充填剤の種類、充填量、溶融混練する前の平均粒子径を特定し、製造条件の適正化に組成物中の充填剤の平均粒子径を規定することにより、成形収縮率の異方性が小さく、表面平滑性も良好な液晶性ポリマー組成物が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、(A)液晶性ポリマー100重量部に対して(B)平均粒子径φ150〜500μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレーク80〜120重量部を溶融混練することにより得られた、液晶性ポリマー中に平均粒子径φ80〜100μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレークが均一に分散されている液晶性ポリマー組成物である。

以下、本発明を詳細に説明する。本発明で使用する液晶性ポリマー(A) とは、光学異方性溶融相を形成し得る性質を有する溶融加工性ポリマーを指す。異方性溶融相の性質は、直交偏光子を利用した慣用の偏光検査法により確認することが出来る。より具体的には、異方性溶融相の確認は、Ｌｅｉｔｚ偏光顕微鏡を使用し、Ｌｅｉｔｚホットステージに載せた溶融試料を窒素雰囲気下で４０倍の倍率で観察することにより実施できる。本発明に適用できる液晶性ポリマーは直交偏光子の間で検査したときに、たとえ溶融静止状態であっても偏光は通常透過し、光学的に異方性を示す。

前記のような液晶性ポリマー(A) としては特に限定されないが、芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドであることが好ましく、芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドを同一分子鎖中に部分的に含むポリエステルもその範囲にある。これらは６０℃でペンタフルオロフェノールに濃度０．１重量％で溶解したときに、好ましくは少なくとも約２．０ｄｌ／ｇ、さらに好ましくは２．０〜１０．０ｄｌ／ｇの対数粘度（Ｉ．Ｖ．）を有するものが使用される。

本発明に適用できる液晶性ポリマー(A) としての芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドとして特に好ましくは、芳香族ヒドロキシカルボン酸、芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンの群から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を構成成分として有する芳香族ポリエステル、芳香族ポリエステルアミドである。

より具体的には、
（１）主として芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上からなるポリエステル；
（２）主として（ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｂ）芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｃ）芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオールおよびその誘導体の少なくとも１種又は２種以上、とからなるポリエステル；
（３）主として（ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｂ）芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンおよびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｃ）芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上、とからなるポリエステルアミド；
（４）主として（ａ）芳香族ヒドロキシカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｂ）芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミンおよびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｃ）芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸およびその誘導体の１種又は２種以上と、（ｄ）芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオールおよびその誘導体の少なくとも１種又は２種以上、とからなるポリエステルアミドなどが挙げられる。さらに上記の構成成分に必要に応じ分子量調整剤を併用してもよい。

本発明に適用できる前記液晶性ポリマー(A) を構成する具体的化合物の好ましい例としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸等の芳香族ヒドロキシカルボン酸、２，６−ジヒドロキシナフタレン、１，４−ジヒドロキシナフタレン、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、ハイドロキノン、レゾルシン、下記一般式（Ｉ）および下記一般式（II）で表される化合物等の芳香族ジオール；テレフタル酸、イソフタル酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸および下記一般式（III)で表される化合物等の芳香族ジカルボン酸；ｐ−アミノフェノール、ｐ−フェニレンジアミン等の芳香族アミン類が挙げられる。

（但し、X ：アルキレン（C１〜C４）、アルキリデン、-O- 、-SO-、-SO_２- 、-S-、-CO-より選ばれる基、Y ：-(CH_２)_ｎ-(n ＝１〜４）、-O(CH_２)_ｎO-（n ＝１〜４）より選ばれる基）
本発明が適用される特に好ましい液晶性ポリマー(A) としては、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、６−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を主構成単位成分とする芳香族ポリエステルである。

本発明に用いられる(B)成分のガラスフレークは、溶融混練前の平均粒子径がφ150〜500μm、平均厚みが４〜６μmであることが必要である。成形収縮率の異方性を改善するには溶融混練前の平均粒子径が150μm以上の大きさは必要であり、また、平均粒子径が500μmより大きくなると、成形品に薄肉部が存在する場合、充填されないことがあるので好ましくない。

また、(B)成分の配合量は、(A)液晶性ポリマー100重量部に対して80〜120重量部である。配合量が80重量部より少ないと成形収縮率の異方性の改善効果が小さく、120重量部より多いと流動性が悪くなり好ましくない。

本発明では、上記(A)成分、(B)成分を溶融混練することにより、得られた、液晶性ポリマー中に平均粒子径φ80〜100μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレークが均一に分散していることが必要である。

溶融混練により平均粒子径を80μmより小さくしてしまうと、成形収縮率の異方性改善効果の大きい粒子径の比較的大きいものが少なくなり好ましくない。また、平均粒子径を100μmまで小さくしないと、表面平滑性を悪化させる大粒子径のものが多く存在し好ましくない。表面平滑性の指標の一つである表面粗度Raでは、1.7（μm）以下であれば、実用上問題ないレベルである。

上記分散状態を発現するためには、適度な溶融混練条件を採用すれば良く、例えば、混練時の時間当たりの押出量をＱ（kg）、スクリュー回転数をＮ（rpm）とした場合のＱ／Ｎが0.1〜1.5となる条件で溶融混練すればよい。

上記Ｑ／Ｎが0.1未満であると、剪断応力が長時間加わるため、ガラスフレークの破壊が大きく、その結果、平均粒子径φ80〜100μmのものを得るのが困難となる。また、逆にＱ／Ｎが1.5よりも大きくなると、混練の不十分や剪断熱により樹脂の分解が激しくなり、成形品の機械強度低下や成形性の悪化が引き起こされる。

ここで、押出機のスクリュー径サイズにより押出量Ｑの上限値が異なるため、特にスクリュー径サイズが大きくなるとＱの上限値も増加するため、Ｑを設定した後、上記Ｑ／Ｎの値が0.1〜1.5となるようにスクリュー回転数Ｎを設定するのは実用上難しい。そのため、先ず、スクリュー回転数Ｎを50〜500（rpm）、好ましくは100〜300（rpm）に設定し、Ｑ／Ｎの値が0.1〜1.5となるように押出量Ｑを設定することが実用的である。混練時の樹脂温度は、300〜330℃と、通常の押出混練条件に設定することにより目的とする樹脂組成物が得られる。

なお、液晶性ポリマー組成物に対し、核剤、カーボンブラック、無機焼成顔料等の顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤および難燃剤等の添加剤を添加して、所望の特性を付与した組成物も本発明で言う液晶性ポリマー組成物の範囲に含まれる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、実施例中の物性測定の方法は以下の通りである。

成形収縮率測定用、及び表面粗度測定用試験片としては、ファナック社製Roboshot α−100iA成形機を使用し、シリンダー温度300℃、金型温度80℃の条件で２mm厚の80×80mm平板を成形した。ＩＳＯ曲げ試験用試験片としては、日鋼J75SSII-A成形機を使用し、シリンダー温度300℃、金型温度90℃の条件で成形した。
［溶融粘度］
キャピラリー式レオメーター（東洋精機製キャピログラフ１Ｂ、ピストン径10mm）により、温度300℃、剪断速度1000sec^−１の条件で見掛けの溶融粘度をＩＳＯ１１４４３に準拠して測定した。測定には、内径１mm、長さ20mmのオリフィスを用いた。
［フレーク径］
得られたペレットを600℃で３時間加熱することで灰分を採取し、粒度分布測定器（堀場製作所製、粒度分布測定装置LA-920）を用い、純水を分散媒として測定した。
［成形収縮率］
三次元測定器（ミツトヨ製、三次元寸法測定器FN704）を用い、図１に示す範囲を流動方向ａ、流動直角方向ｂとして測定した。
［表面粗度Ra］
表面粗さ測定器（ミツトヨ製、輪郭形状測定器サーフテストSV-C624）を用い、図２に示すように平板中央部の流動直角方向15 mmの範囲を測定した。

実施例１〜２、比較例１〜３
液晶性ポリマー（ポリプラスチックス（株）製ベクトラA950）100重量部と、平均粒子径160μm、平均厚み５μmのガラスフレーク（日本板硝子（株）製REF-160）100重量部及びペンタエリスリトールステアリン酸エステル0.3重量部をドライブレンドした後、表１に示す押出量Ｑ、スクリュー回転数Ｎの押出条件にて、二軸押出機（日本製鋼所製ＴＥＸ３０α型）を用いて混練し、ペレットを得た。
このペレットを用い、上記の通り試験片を作成し、評価した。

比較例４
実施例１で得たペレットと、液晶性ポリマー（ポリプラスチックス（株）製ベクトラA950）をガラスフレークが30重量％となる比率（液晶性ポリマー100重量部に対しガラスフレーク43重量部）でドライブレンドした後、射出成形機にて試験片を作成し、評価した。

実施例における成形収縮率の測定状況を示す図である。尚、図中の数値の単位はmmである。実施例における表面粗度の測定状況を示す図である。尚、図中の数値の単位はmmである。

Claims

(A)液晶性ポリマー100重量部に対して(B)平均粒子径φ150〜500μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレーク80〜120重量部を溶融混練することにより得られた、液晶性ポリマー中に平均粒子径φ80〜100μm、平均厚み４〜６μmのガラスフレークが均一に分散されている液晶性ポリマー組成物。