JP2011116927A - ポリカーボネート複合樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】樹脂主成分としてポリカーボネート樹脂85〜99質量%、及びポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物を共重合させた密度が0.85〜0.92g/cm3のシラン変性ポリエチレン樹脂1〜15質量%を含有することを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。ポリカーボネート樹脂に特定の低密度シラン変性ポリエチレン樹脂を配合することにより、外観を損なうことなく、耐薬品性、更には熱安定性、耐衝撃性を改善することができる。
【選択図】図1
Description
本発明はまた、このようなポリカーボネート複合樹脂組成物の製造方法と、このポリカーボネート複合樹脂組成物を射出成形してなるポリカーボネート複合樹脂成形品に関する。
この特許文献1では、シラン変性ポリエチレン樹脂として、密度0.930〜0.965g/cm3の高密度ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物をグラフト重合させてなる高密度シラン変性ポリエチレン樹脂が用いられている。
この特許文献2では、密度0.945〜0.965g/cm3のシラン変性ポリエチレン樹脂が好ましいとされ、密度が0.945g/cm3未満のシラン変性ポリエチレン樹脂では耐熱性に劣るものとなると記載されている。
MFR変化率=(R20−R5)/R5×100
(ただし、R5は該組成物を280℃で5分間保持したときのMFR値(280℃,21.18N)(単位:g/10min)であり、R20は該組成物を280℃で20分間保持したときのMRF値(280℃,21.18N)(単位:g/10min)を示す。)
また、無機充填材として無機鉱物を配合した場合には、ポリカーボネート樹脂の分解の問題があるが、この問題はポリエチレンの配合では解決し得ない。
即ち、無機充填材として無機鉱物を添加した場合、より親和性の高いシラン変性ポリエチレン樹脂が無機鉱物表面を取り囲み、無機鉱物とポリカーボネート樹脂との接触を妨げるためにポリカーボネート樹脂の分解が抑制される。
また、車輌内装部品としては、インナードアハンドル、センターパネル、インストルメンタルパネル、コンソールボックス、ラゲッジフロアボード、カーナビゲーションなどのディスプレイハウジングなどが挙げられるが、本発明のポリカーボネート複合樹脂成形品の適用分野は、何らこれらのものに限定されるものではない。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物に配合されるポリカーボネート樹脂としては、芳香族ポリカーボネート樹脂、脂肪族ポリカーボネート樹脂、芳香族−脂肪族ポリカーボネート樹脂が挙げられるが、好ましくは、芳香族ポリカーボネート樹脂である。
本発明において、ポリカーボネート樹脂の耐薬品性等の改善のために配合するシラン変性ポリエチレン樹脂は、ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物を共重合させてなる、密度が0.85〜0.92g/cm3のものである。
シラン変性ポリエチレン樹脂の密度はより好ましくは0.86〜0.91g/cm3であり、特に好ましくは0.87〜0.90g/cm3である。このとき、密度の異なるシラン変性ポリエチレン樹脂またはポリエチレン樹脂を二種類以上併用し、上記の密度好適範囲に調整して用いることも可能である。
シラン変性ポリエチレン樹脂のより好ましいMFRは0.2〜30g/10minである。このとき、密度の異なるシラン変性ポリエチレン樹脂またはポリエチレン樹脂を二種類以上併用し、上記MFRの好適範囲に調整して用いることも可能である。
RSiR’nY3−n
(ここで、Rはエチレン性不飽和炭化水素基又はオキシ炭化水素基、R’は脂肪族飽和炭化水素基又はフェニル基を示す。Yは加水分解可能な有機基であり、nは0、1又は2である。)
(1) シラン変性する際に用いたと同じポリエチレンに、シラノール縮合触媒を押出機等で混練することによりマスターバッチを作り、該マスターバッチを製品成形前にシラン変性ポリエチレン樹脂とドライブレンドして成形を行う方法。
(2) シラノール触媒を含有しない製品(成形品)をシラノール触媒の水溶液またはエマルジョン中に浸漬する方法。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂及びシラン変性ポリエチレン樹脂の他、ポリオレフィン系樹脂を含有していてもよく、ポリオレフィン系樹脂の配合で流動性や物性の調整が可能である。
しかし、ポリエチレン系樹脂の密度が0.85g/cm3よりも小さいと物性の低下が起こるので、密度0.85g/cm3以上のポリエチレン系樹脂を用いる。ポリエチレン系樹脂の密度は、特に0.86〜0.92g/cm3、とりわけ0.88〜0.90g/cm3であることが好ましい。
ポリエチレン系樹脂のより好ましいMFRは0.2〜30g/10minである。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物には、樹脂成分として、更に、上記ポリカーボネート樹脂、シラン変性ポリエチレン樹脂及びポリオレフィン系樹脂以外の樹脂、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ABS樹脂、及びAS樹脂の中から選ばれる1種又は2種以上を含有することができ、これらの他の樹脂を含むことにより、それぞれ次のような効果が奏される。
ポリエチレンテレフタレート:耐薬品性の向上
ポリブチレンテレフタレート:耐薬品性の向上、流動性の改善
ポリスチレン:流動性の改善
ABS樹脂:流動性の改善、耐衝撃性の向上
AS樹脂:流動性の改善
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物は、樹脂成分として、ポリカーボネート樹脂及びシラン変性ポリエチレン樹脂(本発明において、ポリカーボネート樹脂及びシラン変性ポリエチレン樹脂を「樹脂主成分」と称し、ポリカーボネート樹脂及びシラン変性ポリエチレン樹脂に必要に応じて配合されるポリオレフィン系樹脂及びABS樹脂等のその他の樹脂を含めて「樹脂成分」と称す。)と、必要に応じて更にポリオレフィン系樹脂及びABS樹脂等のその他の樹脂を含むものであるが、その含有量は、
ポリカーボネート樹脂:85〜99質量%
シラン変性ポリエチレン樹脂:1〜15質量%
からなる樹脂主成分100質量部に対して、ポリオレフィン系樹脂を好ましくは0〜50質量部、その他の樹脂を好ましくは0〜40質量部である。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物は、無機充填材を含む強化ポリカーボネート複合樹脂組成物であってもよく、無機充填材の配合により、弾性率の制御や成形時の収縮を抑制して寸法精度の向上を図ることができる。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、上述の樹脂成分と無機充填材の他、通常のポリカーボネート樹脂組成物に含有される他の種々の添加剤を含有していてもよい。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物を製造するための混練条件等については、用いるポリカーボネート樹脂及びシラン変性ポリエチレン樹脂、その他の樹脂成分の物性や配合割合、用いる無機充填材の種類や配合割合、その他の添加剤の有無等により異なり、一概に言えないが、例えば、以下のような条件を採用することができる。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物からポリカーボネート複合樹脂成形品を製造する成形法としては、一般的な射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、多色射出成形法、多色射出圧縮成形法、ガスアシスト射出成形法、断熱金型を用いた成形法、高速加熱冷却金型を用いた成形法、インサート成形法、IMC(インモールドコーティング)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法等を挙げることができる。
本発明のポリカーボネート複合樹脂成形品は、このうち、特に射出成形により得られるものである。
本発明においては、本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物を他の熱可塑性樹脂組成物と多色複合成形して複合成形品とすることもできる。
本発明のポリカーボネート複合樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂にシラン変性ポリエチレン樹脂を配合したことによるポリカーボネート樹脂の分解抑制効果で、無機充填材を含む場合であっても、好ましくは、熱安定性の指標としての下記式で算出されるMFR変化率が10%以下の良好な熱安定性を示す。このMFR変化率は、溶融滞留下においてポリカーボネート樹脂が分解して分子量が低下することによる流動性の増加度合を示すものであり、MFR変化率は小さい程熱安定性に優れる。
(ただし、R5は該組成物を280℃で5分間保持したときのMFR値(280℃,21.18N)(単位:g/10min)であり、R20は該組成物を280℃で20分間保持したときのMRF値(280℃,21.18N)(単位:g/10min)を示す。)
本発明のポリカーボネート複合樹脂成形品は、下記の耐薬品性の評価試験で測定される破断伸び保持率が70%以上、特に80%以上であることが好ましい。
厚さ4mmの引張試験片(ISO 3167 typeA)を成形時の残留歪みを除くために120℃で2時間アニール処理を行う。その後、変形率0.94%の撓みを負荷した状態で、試験薬品としてイソプロパノールを塗布し、この状態で48時間保持した後の試験片の破断伸びExに対して、薬品を塗布せず同様の撓みを同じ時間負荷した試験片の破断伸びEoに対する保持率(%)(Ex/Eo×100)を算出する。
ISO 1133に準拠して、温度190℃、荷重21.18Nで測定した。
ISO 1183 D法に準拠して測定した。
ポリエチレン樹脂の分子量分布Mw/Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により重量平均分子量Mw、数平均分子量Mnを測定して求めた。GPCの測定は、武内著、丸善発行の「ゲルパーミエーションクロマトグラフィー」に準じて行なった。すなわち、分子量既知の標準ポリスチレン(東洋ソーダ製単分散ポリスチレン)を使用し、ユニバーサル法により、数平均分子量(Mn)及び重量平均分子量(Mw)に換算し、Mw/Mnの値を求めた。測定は、ウォーターズ社製「150C−ALC/GPC」を用い、カラムは昭和電工製「AD80M/S」を3本使用した。サンプルは、ポリエチレン樹脂をo−ジクロルベンゼンに0.2質量%に希釈したものを、200μl使用した。測定は140℃、流速1ml/minで実施した。
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、溶媒としてメチレンクロライドを使用し、ウベローデ粘度計を使用し、温度20℃での極限粘度([η])(単位dl/g)を求め、Schnellの粘度式:[η]=1.23×10−4M0.83の式から算出した。ここで極限粘度[η]とは各溶液濃度(C)(g/dl)での比粘度(ηsp)を測定し、下記式により算出した値である。
四塩化チタン/酢酸法による比色定量(Macromol.Chem.88215(1965)に記載の方法)による。
ポリカーボネート樹脂A:三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製品
芳香族ポリカーボネート樹脂「商品名:ユーピロン(登録商標)S−3000」
粘度平均分子量22000、末端水酸基濃度180ppm
ポリカーボネート樹脂B:三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製品
芳香族ポリカーボネート樹脂「商品名:ユーピロン(登録商標)H−4000」
粘度平均分子量16000、末端水酸基濃度150ppm
メルトインデクサー(東洋精機製)のシリンダー温度を280℃、荷重21.18Nとして、測定するサンプルのペレットをシリンダー内に入れて、5分間加熱後のMFR値(R5)と20分間加熱後の同サンプルのMFR値(R20)を測定し、MFR変化率=(R20‐R5)/R5×100を算出した。
得られたMFR変化率は熱安定性評価の指標とした。すなわち、MFR変化率が大きいほど熱安定性が低く、MFR変化率が小さいほど熱安定性が高いことになる。
ISO規格多目的試験片(ISO 3167 typeA)をノッチングマシーン(東洋精機製「ノッチングツールA−4型」)を用いて、一枚歯Vカッター(45°、R=0.25mm)、ノッチ回転速度300rpm、ノッチ切削回数を2回としてノッチ加工し、同時にスライサーにより中心部を80mm切り出した。得られたノッチ付きシャルピー試験片を用いてシャルピー衝撃試験をISO 179に準拠して行った。測定は、シャルピー衝撃試験機(東洋精機製「DG−CB」)を用い、ハンマー容量:4.0J、測定温度:23℃で行った。
ISO規格引張試験片(ISO 3167 typeA)を、成形時の残留歪みを除くために120℃で2時間アニール処理を行った。その後、図1(a),(b),(c)に示す如く、スペーサー2と支持円柱4a,4bを用いて、固定枠3で表1に示す変形率の撓みを負荷した状態で、試験薬品としてイソプロパノール(和光純薬工業(株)社製 2−プロパノール99.9+%(cGC))を試験片1の凸面側(図1(c)のX部)に塗布し、この状態で48時間、25℃、湿度50%の恒温恒湿条件で放置し、その後、ISO527引張試験により、破断伸びExを測定した。
別に、イソプロパノールを塗布しないこと以外は上記と同様の条件で撓みを負荷して同条件に放置した後、ISO527引張試験により破断伸びEoを測定した。
この破断伸びEoに対する保持率(%)として(Ex/Eo×100)を算出した。
たわみ量δは、次式により計算される。
δ=([支持円柱の高さ]+[試験片の厚み]−[スペーサーの高さ])
なお、治具支持点間距離Lは101mm、試験片1の厚みaは4mm、スペーサー2の高さは11mm、支持円柱4a,4bの高さ(直径)は10mmである。
(黒色度)
目視により、試験片の外観を観察し、その黒色度を以下の4段階で評価した。
◎:白化が全くなく、完全な黒。
○:部分的にうっすらと白化が見られるが、ほとんど黒。
△:全体的にうっすらと白化。
×:全体的に白化が見られる。
(真珠光沢の有無)
目視により、試験片の外観を観察し、その真珠光沢度合いを以下の4段階で評価した。
◎:真珠光沢が全く見られない。
○:部分的にうっすら真珠光沢が見られる。
△:全体的にうっすらと真珠光沢が見られる。
×:全体的に著しい真珠光沢が見られる。
(表面粗さ)
目視により、試験片の外観を観察し、その表面粗さを以下の4段階で評価した。
◎:非常に平滑で光沢ある表面を有する。
○:非常に細かな凹凸によりマット調の表面を有する。
△:細かな凹凸によりフィラーの形状が確認できる表面を有する。
×:大きな凹凸によりフィラーの形状が確認できる表面を有する。
表1に示す配合成分のうち、後添加の無機充填材以外の成分を表1に示す割合で混合し、二軸押出機(日本製鋼所(株)製「TEX30α」にて、L/D=52.5、シリンダー径=32mm、シリンダー温度=200〜280℃、スクリュー回転数200rpmとし、混練下流にベントを設け、真空ポンプにて減圧することで、分解生成物等を除去しながら混練し、混練物をダイスにおける樹脂圧を10〜15MPa、吐出量を30kg/hでストランドとして押し出した。無機充填材を後添加にて加える場合には、サイドフィード法を用いて混練途中から添加し、添加後は緩やかに練りを加えて押出した。
押し出したストランドは冷却ベルトコンベアを用いて、冷却水をかけることで冷却し、3〜6mmの長さにカッティングしてペレット化した。
このペレットを用いて熱安定性の評価を行った。
この試験片を用いて耐衝撃性、耐薬品性、及び外観評価を行った。
シラン変性ポリエチレン樹脂を用いていない比較例1では、シラン変性ポリエチレン樹脂を配合した実施例1に比べて、熱安定性、耐衝撃性、耐薬品性が劣る。
シラン変性ポリエチレン樹脂を用いていても、このシラン変性ポリエチレン樹脂の密度が0.947g/cm3と高い比較例2では、比較例1よりも改善されるものの、実施例1に比べてやはり熱安定性、耐衝撃性、耐薬品性が悪く、特に、ポリカーボネート樹脂マトリックスとシラン変性ポリエチレン樹脂ドメインとの間の空洞(ボイド)の形成で黒色度が劣る。
この比較例3は、高密度シラン変性ポリエチレン樹脂の代りに密度0.915g/cm3の低密度シラン変性ポリエチレン樹脂を用いた他は同配合の実施例4に比べてすべての評価が劣るものとなる。
2 スペーサー
3 固定枠
4a,4b 支持円柱
Claims (11)
- 樹脂主成分として、ポリカーボネート樹脂85〜99質量%、及び、ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物を共重合させてなる密度が0.85〜0.92g/cm3のシラン変性ポリエチレン樹脂1〜15質量%を含有することを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項1において、該樹脂主成分100質量部に対して、ポリオレフィン系樹脂50質量部以下を含有することを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項1又は2において、該シラン変性ポリエチレン樹脂の190℃におけるメルトフローレート(MFR)が0.1〜50g/10minであることを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項2又は3において、該ポリオレフィン系樹脂が、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、及びポリプロピレンの中から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項1ないし4のいずれかにおいて、樹脂成分100質量部に対して無機充填材を1〜50質量部含有してなることを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項5において、該無機充填材が、ガラスファイバー、ミルドガラスファイバー、ワラストナイト、タルク、及びマイカの中から選ばれる1種又は2種以上であることを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項1ないし6のいずれかにおいて、樹脂成分として更にポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリスチレン、ABS樹脂、及びAS樹脂の中から選ばれる1種又は2種以上を含有することを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項5ないし7のいずれかにおいて、樹脂成分の溶融混練過程を経た後に無機充填材を後添加してなることを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
- 請求項5ないし8のいずれかにおいて、下記式で算出されるMFR変化率が10%以下であることを特徴とするポリカーボネート複合樹脂組成物。
MFR変化率=(R20−R5)/R5×100
(ただし、R5は該組成物を280℃で5分間保持したときのMFR値(280℃,21.18N)(単位:g/10min)であり、R20は該組成物を280℃で20分間保持したときのMRF値(280℃,21.18N)(単位:g/10min)を示す。) - ポリカーボネート樹脂10〜99質量%、ポリオレフィン系樹脂0〜89質量%、及び、ポリエチレンにエチレン性不飽和シラン化合物を共重合させてなる密度が0.85〜0.92g/cm3のシラン変性ポリエチレン樹脂1〜15質量%を含有する樹脂成分100質量部に対して無機充填材を1〜50質量部含有してなる強化ポリカーボネート系複合樹脂組成物を製造する方法であって、該樹脂成分の溶融混練過程を経た後に該無機充填材を後添加することを特徴とする強化ポリカーボネート複合樹脂組成物の製造方法。
- 請求項1ないし9のいずれかに記載のポリカーボネート複合樹脂組成物を射出成形してなるポリカーボネート複合樹脂成形品。
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