JP2011140185A - ポリカーボネート樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無機充填材を含有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)100質量部に対し、MVR(メルトボリュームレート)が、樹脂組成物(A)のMVRより5〜100%高い、無機充填材含有芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)5〜35質量部を配合したポリカーボネート原料樹脂を用いて、射出成形することを特徴とするポリカーボネート樹脂成形品の製造方法による。
【選択図】なし
Description
無機充填材の高充填は、ポリカーボネート樹脂組成物自身の流動性が低下しやすくなり、その結果、成形品の意匠面に無機充填材が浮いたような外観となり、金型転写性の低下によって光沢度が低下したりする。またウエルドラインが目立ち、ウエルド外観が問題となりやすい。
本発明は、無機充填材を含有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)100質量部に対し、MVR(JIS K7210に準拠し、温度300℃、荷重11.8Nで測定したメルトボリュームレート)が、樹脂組成物(A)のMVRより5〜100%高い無機充填材含有芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)を5〜35質量部含有するポリカーボネート樹脂組成物を用いて、射出成形して成形品を得ることを特徴とする。
本発明方法において、射出成形に供する原料樹脂は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)に芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)を配合するが、配合する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)は、主成分たる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)より、そのMVRが5〜100%高いものを用いる。
また、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)の配合量は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)100質量部に対し、5〜35質量部とする。
このように組成物(A)に対し、このような樹脂組成物(B)を、上記の量で配合した原料樹脂を原料樹脂として使用することで、原料樹脂は射出成形時の流動性が高くなり、金型キャビティの樹脂注入ゲートから遠い位置までの安定注入が可能となり、また得られた射出成形品は曲げ強度や曲げ弾性、耐衝撃性に優れることが見出された。さらに、成形品の表面性状は極めて良好であって、ピンホール等の表面欠陥が極めて少ないことも確認された。芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)を多く配合し過ぎると耐衝撃性が低下してしまい、少な過ぎると流動性が上がらないという事態に至ってしまうということも判明した。
また、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)のMVRとしては、10〜30程度が好ましく、より好ましくは12〜25、特には14〜20である。
また、主成分たる芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)のMVRとしては、5〜20程度が好ましく、より好ましくは7〜15、特には8〜12である。
さらに、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)の配合量の好ましい範囲は、芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)100質量部に対し、5〜30質量部、より好ましくは7〜25質量部である。
なかでも、組成物(A)および組成物(B)が、互いに同じ樹脂成分から構成された実施的に同じ組成物であって、樹脂組成物のMVR値が異なる組成物であるものが好ましい。このように同じ構成成分からなる組成物のMVRを、両組成物間で異なるものにするには、共通する構成成分の種類としては同じものであるが、その特性は異なるもので構成することが好ましい。なお、「構成成分が実質的に同一」とは、組成物(A)および(B)を構成する樹脂成分や無機充填材が同じ種のものから配合されていることをいい、その各成分の特性や配合量は異なっていてよく、また、その他の各種添加剤は、その有無、その種類や特性、あるいは配合量が異なっている場合も包含される。
以下、樹脂組成物(A)および(B)を構成する各構成成分について、説明する。
芳香族ポリカーボネート樹脂は、周知のように、芳香族ジヒドロキシ化合物をホスゲンと反応させる界面重合法や、炭酸ジエステルと反応させるエステル交換法により製造されているが、本発明では何れの製造法のものも用いることができる。エステル交換法では末端封止剤を反応させて末端OH基濃度を調節することがあるが、この処理を経たものも用いることができる。
本発明に使用する両組成物(A)および(B)に配合する芳香族ポリカーボネート樹脂(A1)および(B1)以外の他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET樹脂)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT樹脂)、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT樹脂)等の熱可塑性ポリエステル樹脂;
ポリスチレン樹脂(PS樹脂)、高衝撃ポリスチレン樹脂(HIPS)、アクリロニトリル−スチレン共重合体(AS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−スチレン−アクリルゴム共重合体(ASA樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピレン系ゴム−スチレン共重合体(AES樹脂)等のスチレン系樹脂;
ポリアミド樹脂(PA樹脂);ポリイミド樹脂(PI樹脂);ポリエーテルイミド樹脂(PEI樹脂);ポリウレタン樹脂(PU樹脂);ポリフェニレンエーテル樹脂(PPE樹脂);ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS樹脂);ポリスルホン樹脂(PSU樹脂);ポリメタクリレート樹脂(PMMA樹脂);等が挙げられる。
なお、その他の樹脂は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
このような他の熱可塑性樹脂のうちで、最も好ましいのは、ポリエステル樹脂である。
両樹脂組成物(A)および(B)に配合するポリエステル樹脂(A2)および(B2)としては、芳香族ジカルボン酸を主たる酸成分とし、これを脂肪族グリコールを主とするアルコールと重縮合反応させて得られる熱可塑性ポリエステル樹脂を用いる。芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、2,7−ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸などが挙げられる。また脂肪族グリコールとしてはエチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオールなどの炭素数2〜10のアルキレングリコール、あるいは、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールなどが挙げられる。さらには、ビスフェノールAポリオキシエチレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコールなども挙げられる。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)に使用するポリエステル樹脂(B2)の分子量の固有粘度は、0.4〜2.0であるのが好ましく、より好ましい固有粘度は0.6〜1.2である。
ポリエステル樹脂を使用する場合の配合量は、いずれも芳香族ポリカーボネート樹脂(A1)、(B1)100質量部に対し、ポリエステル樹脂(A2)、(B2)は1〜100質量部であるのが好ましい。1未満では、樹脂組成物の耐薬品性が不足し、100を越えると耐熱性や耐衝撃性が低下することがある。よりポリエステル樹脂が、5〜80質量部、特には、10〜60質量部が好ましい。
また、樹脂組成物(A)および(B)は、ゴム性重合体を含有することが好ましい。
ゴム性重合体(A4)および(B4)としては、一般にポリエステル樹脂やポリカーボネート樹脂に配合してその耐衝撃性を改良するのに用いられているものを用いればよい。例えば所謂ゴムやゴムにこれと反応する化合物をグラフト重合させたものを用いるのが好ましく、また、ゴム性重合体のガラス転移温度は0℃以下、特に−20℃以下であるのが好ましい。
また、樹脂組成物(A)および(B)は、強度と剛性を向上させる目的で、無機充填材を含有するのが好ましい。
無機充填材(A3)または(B3)の形状は、針状、板状、粒状または無定型状など任意である。無機充填材の具体例としては、ガラス繊維(チョップドストランド)、ガラス短繊維(ミルドファイバー)、ガラスフレーク、ガラスビーズ等のガラス系フィラー;炭素繊維、炭素短繊維、カーボンナノチューブ、黒鉛などの炭素系フィラー;チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等のウィスカー;タルク、マイカ、ウォラストナイト、カオリナイト、ゾノトライト、セピオライト、アタバルジャイト、モンモリロナイト、ベントナイト、スメクタイトなどの珪酸塩化合物;シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム等が挙げられる。
これらの中では良好な表面意匠性を得る目的で、タルク、マイカ、ウォラストナイト、カオリナイト、ガラス繊維が好ましく、より好ましくはタルク、ウォラストナイト、ガラス繊維、特には、タルク、ウォラストナイトが好ましい。
また、無機充填材は、2種以上を併用してもよい。
芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)に使用する無機充填材(B3)の平均粒子径は、0.05〜30μmであることが好ましく、更には0.05〜15μmであればより好ましく、特に0.1〜8μmであるのが好ましい。
また、本発明に使用する樹脂組成物(A)および(B)の両方あるいは一方には、有機リン酸エステル化合物を含有するのが好ましい。
有機リン酸エステル化合物は、リン原子にアルコキシ基又はアリールオキシ基が1〜3個結合した部分構造を有するものである。なお、これらのアルコキシ基やアリールオキシ基には、さらに置換基が結合していてもよい。
本発明における樹脂組成物(A)および(B)の両方あるいは一方には、所望の諸物性を著しく損なわない限り、必要に応じて、上述したもの以外にその他の成分を含有していてもよく、各種樹脂添加剤などが挙げられる。なお、その他の成分は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
・その他の添加剤
本発明における樹脂組成物(A)および(B)は、本発明の効果を損なわない範囲で、更に種々の添加剤を含有していても良い。このような添加剤としては、熱安定剤、酸化防止剤、離型剤、難燃剤、染顔料、蛍光増白剤、滴下防止剤、帯電防止剤、防曇剤、滑剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤などが挙げられる。
樹脂組成物(A)および(B)の製造法、またこれら両組成物を配合して原料樹脂とする方法に制限はなく、公知のポリカーボネート系樹脂組成物の製造方法を広く採用できる。
具体例を挙げると、本発明に係る各成分、並びに必要に応じて配合されるその他の成分を、例えば、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、ドラムタンブラー、単軸又は二軸スクリュー押出機、コニーダー等を使用して溶融混練する方法等が挙げられる。なお、溶融混練の温度は特に制限されないが、通常240〜320℃の範囲である。
また、両樹脂組成物(A)および(B)を配合する際には、ポリカーボネート樹脂や他のポリエステル樹脂等の樹脂を追加してもよく、また樹脂添加剤等を一緒に追加してもよい。
両組成物を混合して得られたペレットを射出成形して成形品を製造することができる。またペレットを経由せずに、両組成物を押出機等で溶融混練された樹脂を直接、射出成形して成形品を製造することもできる。
射出成形法としては、具体的には例えば、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空射出成形法、インサート射出成形法による金属部品、その他の部品との一体成形法、二色射出成形法、コアバック射出成形法、サンドイッチ射出成形法等が挙げられる。またこの様な射出成形法に用いる金型としても、従来公知の任意のものを使用でき、具体的には例えば、断熱金型や、急速加熱金型等が挙げられる。
本発明においては、射出成形のなかでも、特にガスインジェクション射出成形にて中空部を有する成形品を製造するのが好ましい。
ガスインジェクション射出成形では、上記した原料樹脂のペレット、あるいはペレットを経由せずに両樹脂組成物を、射出成形機にて溶融して、金型キャビティに一定量を射出し、適切なタイミングで高圧の不活性ガス(通常は窒素ガス)を、通常ノズルまたは金型キャビティより注入して、ガスによる付形を行う。この方法は、ガスアシスト射出成形とも呼ばれる。
好ましいガス保持圧は、10〜24MPaであり、かつ金型表面温度が40〜100℃の範囲であることが好ましい。
本発明での原料樹脂を用いて、ガスインジェクション射出成形によって得られる中空成形品は、引張強度、曲げ強度等の機械的強度に優れ、ピンホール等の発生のない表面性状に優れた成形品となる。
特に、その優れた外観、生産性等から、特に車両・航空機用アウターまたはインナーハンドル用途に、好ましく用いられる。
1)芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、「PC−A」):
界面重合法で製造されたビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート
三菱エンジニアリングプラスチックス社製 ユーピロン(登録商標)E−2000
粘度平均分子量28,000
2)芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、「PC−B」):
界面重合法で製造されたビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート
三菱エンジニアリングプラスチックス社製 ユーピロン(登録商標)S−3000
粘度平均分子量22,000
3)芳香族ポリカーボネート樹脂(以下、「PC−C」):
界面重合法で製造されたビスフェノールA型芳香族ポリカーボネート
三菱エンジニアリングプラスチックス社製 ユーピロン(登録商標)H−3000
粘度平均分子量20,000
1)ポリブチレンテレフタレ−ト樹脂(以下、「PBT−1」):
三菱エンジニアリングプラスチックス社製
ノバデュラン(登録商標)5020 固有粘度1.20dl/g
2)ポリブチレンテレフタレ−ト樹脂(以下、「PBT−2」):
三菱エンジニアリングプラスチックス社製
ノバデュラン(登録商標)5008、固有粘度0.85dl/g
3)ポリエチレンテレフタレ−ト樹脂(以下、「PET」):
三菱化学社製 ノバペックスGG500
ゲルマニウム原子含有量28ppm、固有粘度0.76dl/g
尚、上述の各ポリエステル樹脂の固有粘度は、フェノ−ルとテトラクロロエタンとの1対1(質量比)混合液中、30℃で測定した値である。
ポリブタジエン(コア)/アクリル酸アルキル・メタクリル酸アルキル共重合物(シェル)からなるコア/シェル型グラフト共重合体
ローム・アンド・ハース・ジャパン社製 EXL2603、軟化点温度約105℃
トキシエチルアシッドフォスフェート 城北化学工業社製
商品名JP−506H(C4H9OC2H4O)nP(O)(OH)3−n n=1,2
熱安定剤:
リス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト
旭電化工業社製 アデカスタブAS2112
1)松村産業社製顆粒状タルク(以下、「タルク−A」):
平均粒子径:3.7μm 嵩密度0.76g/ml
粒度/目開き500μm篩上の割合が98質量%
粒子形状/円柱状、平均軸径1.2mm、平均軸長1.5mm
バインダー種/水溶性ポリエステル
2)松村産業社製顆粒状タルク(以下、「タルク−B」)
平均粒子径:2.0μm 嵩密度0.72g/ml
粒度/目開き500μm篩上の割合が98質量%
粒子形状/円柱状、平均軸径1.2mm、平均軸長1.5mm
バインダー種/水溶性ポリエステル
<樹脂組成物1〜4の調製>
上記原料成分を使用し、下記表1に示す割合で含有するポリカーボネート樹脂組成物1〜4を以下のように調製した。
すなわち、表1に示す各成分を同表に示す割合にて、タンブラ−ミキサ−で均一に混合した後、二軸押出機(日本製鋼所製「TEX30XCT」)にフィードし、溶融混練した樹脂組成物を、水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてペレット化し、樹脂組成物のペレットを得た。樹脂組成物1〜3のMVRは、表1に示すとおりであった。
さらに、上記樹脂組成物1のペレットを120℃で5時間以上乾燥した後、表2に示す配合比率で混合し、ファナック社製「α100iA型」射出成形機を使用して、シリンダー温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル40秒の条件で、ISO引張試験片(厚さ4.0mm)を射出成形した。さらにZERMA社製「GSL180/180」にて、粉砕して樹脂組成物4を得た。このもののMVRは、15であった。
上記で得られた組成物1〜4のペレットを120℃で5時間以上乾燥した後、下記表2に示す配合比率で、日本製鋼所製J−220EV−P型射出成形機のホッパに投入し、片側に自動車本体ドアへの取り付け部分を有するピラー/ドア取り付け部成形用金型(ガス注入用ノズルを有する)を取り付け、シリンダー温度280℃、金型温度70℃、充填時間7秒、ガス射出遅延8秒、ガス圧10MPa、ガス保圧時間35秒、成形サイクル80秒の条件で、30ショット連続成形した。30ショット中に発生したピンホール数をカウントした。
結果を表2に示す。
上記と同様にして組成物1〜4のペレットを120℃で5時間以上乾燥した後、表2に示す配合比率で混合し、ファナック製「α100iA型」射出成形機を使用して、シリンダー温度280℃、金型温度80℃、成形サイクル40秒の条件で、ISO引張試験片(厚さ4.0mm)を射出成形した。ISO179に準拠して、この試験片から厚さ4.0mmのノッチ付試験片を作製し、23℃の環境下において、ノッチ付きシャルピー衝撃強度(単位:KJ/m2)を測定した。
結果を表2に示す。
上記(2)と同様にして、ISO 178に準拠して、曲げ試験片(厚さ4mm)を試験片とし、23℃の温度で曲げ強度(単位:MPa)及び、曲げ弾性率(単位:MPa)を測定した。
以上の結果を、下記表2に示す。
Claims (6)
- 無機充填材を含有する芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)100質量部に対し、MVR(メルトボリュームレート、JIS K7210に準拠し、温度300℃、荷重11.8Nで測定)が、樹脂組成物(A)のMVRより5〜100%高い、無機充填材含有芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)5〜35質量部を配合した原料樹脂を用いて、射出成形することを特徴とするポリカーボネート樹脂成形品の製造方法。
- 前記芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)が、芳香族ポリカ−ボネ−ト樹脂(A1)100質量部に対し、ポリエステル樹脂(A2)1〜100質量部、無機充填材(A3)1〜60質量部、およびゴム性重合体(A4)0.5〜30質量部を含有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)が、芳香族ポリカ−ボネ−ト樹脂(B1)100質量部に対し、ポリエステル樹脂(B2)1〜100質量部、無機充填材(B3)1〜60質量部、およびゴム性重合体(B4)0.5〜30質量部を含有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
- 前記無機充填材(A3)および(B3)が、ガラス繊維、タルクまたはウォラストナイトであることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに1項に記載の製造方法。
- 前記芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(A)と前記芳香族ポリカーボネート樹脂組成物(B)の構成成分が実質的に同一であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに1項に記載の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法によって製造された成形品。
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