JP2010105226A - 樹脂成形体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】熱可塑性樹脂(A成分)よりなる第1の層(A)1,その第1の層(A)の少なくとも片面の一部分に積層された第2の層(B)2よりなる熱可塑性樹脂成形体3であって、その第2の層(B)は、下記(i)〜(iii)よりなる樹脂組成物より形成されていることを特徴とする樹脂成形体。(i)芳香族ポリカーボネート樹脂(B−1成分)40〜100重量%、(ii)B−1成分以外の熱可塑性樹脂(B−2成分)0〜60重量%、および(iii)前記B−1成分およびB−2成分の合計100重量部に対し、繊維断面の長径の平均値が10〜50μm、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8である扁平断面ガラス繊維(B−3成分)1〜50重量部。
【選択図】図1
Description
その中で、異種材料よりなる積層体は、特に自動車用途において、剛性等の機械的強度が要求される一方で、製品寸法を保持するため、積層体の反りを抑制することも要求される。積層体の反りは、異種材料間の線膨張係数や成形収縮率の違い、材料の異方性などによって生じることが知られている。
従来一般的に、ガラス繊維やカーボン繊維を含む樹脂組成物より得られた成形体は、剛性等の機械的強度は改良されるものの、成形時或いはアニーリング時に異方性が増すため、成形体に反りが生じやすいという問題がある。
また、芳香族ポリカーボネート樹脂成形体と熱可塑性樹脂を主成分とする樹脂組成物にガラス繊維やタルク等の充填材を配合した成形体よりなる積層体は公知であるが、扁平断面ガラス繊維を配合した積層体に関しての知見はこれまで開示されていなかった。(特許文献2)
B:その第1の層(A)の少なくとも片面の一部分に積層された第2の層(B)
よりなる熱可塑性樹脂成形体であって、その第2の層(B)は、下記(i)〜(iii)よりなる樹脂組成物より形成されていることを特徴とする樹脂成形体。
(i)芳香族ポリカーボネート樹脂(B−1成分)40〜100重量%、
(ii)B−1成分以外の熱可塑性樹脂(B−2成分)0〜60重量%、および
(iii)前記B−1成分およびB−2成分の合計100重量部当り繊維断面の長径の平均値が10〜50μm、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8である扁平断面ガラス繊維(B−3成分)1〜50重量部である。
本発明の好適な態様の一つは(3)B−2成分が、熱可塑性ポリエステル樹脂および/またはスチレン系樹脂からなることを特徴とする上記構成(1)または(2)の樹脂成形体である。
(1)第2の層(B)
[樹脂組成物]
まず、樹脂成形体における第2の層(B)を形成する樹脂組成物について説明する。
前述したように第2の層(B)を形成する樹脂組成物は、(i)芳香族ポリカーボネート樹脂(B−1成分)、(ii)B−1成分以外の熱可塑性樹脂(B−2成分)、および(iii)扁平断面ガラス繊維(B−3成分)の各成分よりなる。これら、B−1成分、B−2成分およびB−3成分について以下説明する。
B−1成分である芳香族ポリカーボート樹脂(以下単に“ポリカーボネート樹脂”と称する場合がある)は、二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る。反応方法の一例として界面重合法、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などを挙げることができる。かかるポリカーボネート樹脂はそれ自体公知であり、例えば特開2002−129027号公報に記載のポリカーボネート樹脂を使用できる。
各種反応形式の詳細についても、公知文献および特許公報などでよく知られている。
ηsp/c=[η]+0.45×[η]2c(但し[η]は極限粘度)
[η]=1.23×10−4M0.83
c=0.7
本発明のB−2成分として使用される熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、ポリアクリルスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、AES樹脂、ASA樹脂、SMA樹脂等のスチレン系樹脂、ポリアルキルメタクリレート樹脂等に代表される汎用プラスチックス、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂(非晶性ポリアリレート、液晶性ポリアリレート)等に代表されるエンジニアリングプラスチックス、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等に代表される各種熱可塑性ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド等のいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックスなどを用いることができる。更にスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー等に代表される熱可塑性エラストマー、発泡ポリカーボネート、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等に代表される発泡性熱可塑性樹脂も用いることができる。その中でも熱可塑性ポリエステル樹脂およびスチレン系樹脂が好ましく使用される。
芳香族ポリエステル樹脂の製造方法は、バッチ式、連続重合式のいずれの方法をとることも可能である。
これらの中でも、ABS樹脂、AS樹脂が好ましく、ABS樹脂が最も好ましい。また、スチレン系重合体を2種以上混合して使用することも可能である。
本発明のB−3成分として使用されるガラス繊維は、扁平断面ガラス繊維である。本発明の扁平断面ガラス繊維としては、繊維断面の長径の平均値が10〜50μm、好ましくは15〜40μm、より好ましくは20〜35μmで、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8、好ましくは2〜6、更に好ましくは2.5〜5であるガラス繊維である。長径と短径の比の平均値がこの範囲の扁平断面ガラス繊維を使用した場合、1.5未満の非円形断面繊維を使用した場合に比べ、異方性が大きく改良される。扁平断面形状としては扁平の他、楕円状、まゆ状、および三つ葉状、あるいはこれに類する形状の非円形断面形状を挙げることができる。なかでも機械的強度、低異方性の改良の点から扁平形状が好ましい。また、扁平断面ガラス繊維の平均繊維長と平均繊維径の比(アスペクト比)が2〜120、好ましくは2.5〜70、更に好ましくは3〜50であり、繊維長と平均繊維径の比が2未満であると機械的強度の向上効果が小さく、繊維長と平均繊維径の比が120を超えると異方性が大きくなる他、成形品外観も悪化するようになる。かかる扁平断面ガラス繊維の平均繊維径とは、扁平断面形状を同一面積の真円形に換算したときの数平均繊維径をいう。また平均繊維長とは、本発明のガラス繊維強化樹脂組成物中における数平均繊維長をいう。尚、かかる数平均繊維長は、成形品の高温灰化、溶剤による溶解、並びに薬品による分解等の処理で採取される充填材の残さを光学顕微鏡観察した画像から画像解析装置により算出される値である。また、かかる値の算出に際しては繊維径を目安にそれ以下の長さのものはカウントしない方法による値である。
第2の層(B)を形成する樹脂組成物は、前記B−1成分、B−2成分およびB−3成分より実質的になる。
この樹脂組成物におけるB−1成分およびB−2成分の組成割合は、B−1成分およびB−2成分の合計100重量部当たり、B−1成分は40〜100重量%、好ましくは60〜90重量%、更に好ましくは70〜88重量%であり、B−2成分は0〜60重量%、好ましくは10〜40重量%、更に好ましくは12〜30重量%である。B−1成分およびB−2成分の合計100重量部当たり、B−2成分が60重量%を超えると第2の層(B)としての強度が不十分となる。
第2の層(B)を形成する樹脂組成物中には、本発明の目的を損なわない範囲で、難燃剤(例えば、臭素化エポキシ、臭素化ポリスチレン、臭素化ポリカーボネート、臭素化ポリアクリレート、トリフェニルホスフェート、ホスフェートオリゴマー、ホスホン酸アミド、シリコーン系難燃剤、金属塩系難燃剤等)、難燃助剤(例えば、アンチモン酸ナトリウム、三酸化アンチモン等)、滴下防止剤(フィブリル形成能を有するポリテトラフルオロエチレン等)、溶融弾性改良材(分子量200万以上のアクリル系樹脂、フッ素系樹脂等)、核剤(例えば、ステアリン酸ナトリウム、エチレン−アクリル酸ナトリウム等)、熱安定剤、酸化防止剤(例えば、ヒンダ−ドフェノ−ル系化合物、イオウ系化合物等)、紫外線吸収剤、光安定剤、離型剤、滑剤、着色剤(染料、顔料、カーボンブラックなど)、蛍光増白剤、蓄光顔料、蛍光染料、流動改質剤、無機および有機の抗菌剤、光触媒系防汚剤、赤外線吸収剤、およびフォトクロミック剤などを配合することができる。殊に熱安定剤としてホスファイト化合物を含有することが好ましく、また耐候性や隠蔽効果などの観点からカーボンブラックを含有することが好ましい。
樹脂組成物の調製には任意の方法が採用される。例えばB−1成分、B−3成分および任意に他の成分を予備混合し、その後溶融混練し、ペレット化する方法を挙げることができる。予備混合の手段としては、ナウターミキサー、V型ブレンダー、ヘンシェルミキサー、メカノケミカル装置、押出混合機などを挙げることができる。予備混合においては必要に応じて押出造粒器やブリケッティングマシーンなどにより造粒を行うこともできる。予備混合後、ベント式二軸押出機に代表される溶融混練機で溶融混練、およびペレタイザー等の機器によりペレット化する。溶融混練機としては他にバンバリーミキサー、混練ロール、恒熱撹拌容器などを挙げることができるが、ベント式二軸押出機が好ましい。
次に、第2の層(B)の構造について説明する。
本発明の第2の層(B)は、前記樹脂組成物より形成され、第1の層(A)の少なくとも片面の一部分に積層されている。第1の層(A)が第2の層(B)によって強い拘束力を受けるほど、第2の層(B)の樹脂組成物の剛性や低異方性等の特徴が有効に発揮されることから、第1の層(A)の表面積の10%以上に積層されていることが好ましく、第1の層(A)の表面積の20%以上に積層されていることがより好ましく、第1の層(A)の表面積の40%以上に積層されていることが更に好ましい。
[熱可塑性樹脂組成物]
第1の層(A)は、熱可塑性樹脂(A成分)より形成される。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリルスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、AES樹脂、ASA樹脂、SMA樹脂、ポリアルキルメタクリレート樹脂等に代表される汎用プラスチックス、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアルキレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、環状ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂(非晶性ポリアリレート、液晶性ポリアリレート)等に代表されるエンジニアリングプラスチックス、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド等に代表される各種熱可塑性ポリイミド、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド等のいわゆるスーパーエンジニアリングプラスチックスなどを用いることができる。更にスチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー等に代表される熱可塑性エラストマー、発泡ポリカーボネート、発泡ポリウレタン、発泡ポリスチレン、発泡ポリプロピレン等に代表される発泡性熱可塑性樹脂も用いることができ、上記熱可塑性樹脂を適宜選択し混合して用いることができる。
透明部材(A)のJIS K7361−1に従い測定した全光線透過率は15%以上が好ましく、20%以上がより好ましく、25%以上がさらに好ましい。全光線透過率が15%未満であると光透過性が劣り、透明部材としての特性が十分発揮されない。
かかる第1の層(A)は、その表面に表面改質を施すことによりさらに他の機能を付与することが可能である。ここでいう表面改質とは、蒸着(物理蒸着、化学蒸着等)、メッキ(電気メッキ、無電解メッキ、溶融メッキ等)、塗装、コーティング、印刷等の樹脂成形体の表層上に新たな層を形成させるものであり、通常の樹脂成形体に用いられる方法が適用できる。例えば、加飾塗装、ハードコート、撥水・撥油コート、紫外線吸収コート、赤外線吸収コート並びにメタライジング(メッキ、蒸着、スパッタリング等)等の各種の表面処理を施すことができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物より形成される樹脂成形体の好適な成形法は、(1)第1型部および可動部からなる第1型に熱可塑性樹脂組成物であるA成分を注入して第1の層(A)を成形し、前記第1の層(A)を保持した該可動型部を第2型に型合わせし、第2型部を形成し、前記第1の層(A)が保持された第2型部にB−1成分、B−2成分およびB−3成分より形成される熱可塑性樹脂組成物を注入することからなる二色射出成形法である。
(I)評価項目
(実験1)反り
図2に示す評価ジグに図1で示す二色の樹脂成形体を設置し、樹脂成形体の四隅および端辺の中間点、中間点を結ぶ交点(樹脂成形体の中心点)の計9箇所を反り測定箇所として定めた。
反りは、測定箇所の垂直方向の変位量として定義する。変位量とは、樹脂成形体表面とその上に渡された梁との距離をデジタルノギスにて測定した値を正寸から引いた値の絶対値とする。正寸とは、評価ジグに測定する二色の樹脂成形体と同じ厚みの鋼板を設置した際の梁と鋼板上面との距離を示す。(本実験では厚み6mmの樹脂成形体を測定するため6mmの鋼板を評価ジグに設置した際の正寸は25mmとなる。)測定した二色の樹脂成形体9点の反りの最大値を下記判定基準に従って評価し、結果を表1に示す。
○:反り=4mm未満。反りが小さい。
△:反り=4mm以上5mm未満。反りが若干見られる。
×:反り=5mm以上。反りが大きい。
評価ジグに樹脂成形体を設置し、その中心付近に高さ3mから500gの鋼球を落下させ樹脂成形体の衝撃特性を評価した。なお、評価は下記の判定基準に従って実施し、結果を表1に示す。
○:割れ、変形等が確認されない。
×:割れ、変形等が一部認められる。
[A成分]
PC−1:ポリカーボネート樹脂ペレット(パンライトL−1250Z(帝人化成製))
PET:ポリエチレンテレフタレート樹脂(TR−4550(帝人化成製))
[B−1成分]
PC−2:ポリカーボネート樹脂パウダー(パンライトL−1225WX(帝人化成製))
[B−2成分]
PET:ポリエチレンテレフタレート樹脂(TR−4550(帝人化成製))
ABS:ABS樹脂(サンタックUT−61(日本エイアンドエル製))
[B−3成分]
HGF:扁平断面チョップドガラス繊維(CSG 3PA−830(日東紡績製))
[その他成分]
GF:円形断面チョップドガラス繊維(ECS−03T−511(日本電気硝子製))
第1の層(A)の樹脂材料としてPC−1ペレットを使用した。第2の層(B)の樹脂材料として、B−1成分にPC−2、B−2成分にPET、B−3成分にHGFを表1記載の配合割合からなる熱可塑性樹脂ペレットを押出機により製造した。
PC−1ペレットおよび上記の押出機により製造した熱可塑性樹脂ペレットを110℃で5時間それぞれ乾燥させた樹脂材料を4軸平行制御機構を備えた大型成形機((株)名機製作所製:M1600NS−DM、最大型締め力15,700kN)を用いて成形した。先ず、第1型部および可動部からなる第1型に成形温度300℃、ホットランナー温度300℃、金型温度90℃にて1点のホットランナーからPC−1ペレットを注入し、射出プレス成形することにより第1の層(A)を形成した。次いで前記第1の層(A)を保持した該可動型部を第2型に型合わせし、第2型部を形成し、前記第1の層(A)が保持された第2型部に、成形温度290℃、ホットランナー温度290℃、金型温度90℃にて2点のホットランナーから表1記載の配合割合からなる熱可塑性樹脂ペレットを注入し、通常の射出成形法にて成形を行い、図1に示す形状を有する二色の樹脂成形体を製造した。第1の層(A)、第2の層(B)とも厚みは3mmとした。得られた二色樹脂成形体を評価した結果を表1に示す。
第2の層(B)の樹脂材料として、B−2成分にABSを使用する以外は、すべて実施例1と同様の方法にて成形を行った。得られた二色樹脂成形体を評価した結果を表1に示す。
第1の層(A)を形成する樹脂材料としてPC−1/PETペレットを使用する以外は、すべて実施例1と同様の方法にて成形を行った。得られた二色樹脂成形体を評価した結果を表1に示す。
第2の層(B)の樹脂材料として、B−2成分にPET/ABSペレットを使用する以外は、すべて実施例1と同様の方法にて成形を行った。得られた二色樹脂成形体を評価した結果を表1に示す。
第2の層(B)の樹脂材料として、B−2成分を含まない材料を使用し、成形温度300℃にて成形する以外は、すべて実施例1と同様の方法にて成形を行った。得られた二色樹脂成形体を評価した結果を表1に示す。
第2の層(B)の樹脂材料として、B−3成分にその他成分であるGFを使用する以外は、すべて実施例1と同様の方法にて成形を行った。得られた二色樹脂成形体を評価した結果を表1に示す。
2 第2の層(B)(厚み3mm)
3 二色の樹脂成形体(積層部分の厚み6mm、積層部分の面積が樹脂成形体全体に占める面積の割合=84.4%)
4 1次成形の樹脂充填部の位置
5 2次成形の樹脂充填部の位置
6 反りの測定箇所(9点)
7 樹脂成形体の長辺方向の長さ(300mm)
8 樹脂成形体の短辺方向の長さ(300mm)
9 第1の層(A)単層部分の短辺方向の長さ(70mm)
10 第1の層(A)単層部分の長辺方向の長さ(200mm)
11 二色の樹脂成形体(積層部分の厚み6mm)
12 梁
13 反り測定距離(樹脂成形体の表面と梁との距離)
Claims (13)
- A:熱可塑性樹脂(A成分)よりなる第1の層(A)
B:その第1の層(A)の少なくとも片面の一部分に積層された第2の層(B)
よりなる熱可塑性樹脂成形体であって、その第2の層(B)は、下記(i)〜(iii)よりなる樹脂組成物より形成されていることを特徴とする樹脂成形体。
(i)芳香族ポリカーボネート樹脂(B−1成分)40〜100重量%、
(ii)B−1成分以外の熱可塑性樹脂(B−2成分)0〜60重量%、および
(iii)前記B−1成分およびB−2成分の合計100重量部に対し、繊維断面の長径の平均値が10〜50μm、長径と短径の比(長径/短径)の平均値が1.5〜8である扁平断面ガラス繊維(B−3成分)1〜50重量部。 - A成分が芳香族ポリカーボネート樹脂であることを特徴とする請求項1記載の樹脂成形体。
- B−2成分が、熱可塑性ポリエステル樹脂および/またはスチレン系樹脂からなることを特徴とする請求項1または2に記載の樹脂成形体。
- B−2成分が、ポリエチレンテレフタレート樹脂および/またはABS樹脂からなることを特徴とする請求項3に記載の樹脂成形体。
- B−3成分の繊維断面の長径と短径の比(長径/短径)の平均値が2.5〜5である請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 第1の層(A)のJIS K7361−1に従い測定した全光線透過率が15%以上であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 第2の層(B)が第1の層(A)の表面積の10%以上に積層されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 第2の層(B)が第1の層(A)の表面積の40%以上に積層されてなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の樹脂成形体の表面にハードコート層が設けられており、該ハードコート層は、一層構造または二層以上の多層構造を備え、当該多層構造において最外層の硬度が最大であることを特徴とする樹脂成形体。
- 第1の層(A)の厚みが1〜10mmである請求項1〜9のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 第2の層(B)の厚みが0.5〜5mmである請求項1〜10のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 最大投影面積が500cm2以上であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
- 樹脂成形体が、車両用樹脂窓ガラスであることを特徴する請求項1〜12のいずれか1項に記載の樹脂成形体。
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