JP2012242340A

JP2012242340A - 赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法

Info

Publication number: JP2012242340A
Application number: JP2011115349A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Mogi; 篤志茂木; Masaki Hirono; 正樹広野
Original assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Current assignee: Mitsubishi Engineering Plastics Corp
Priority date: 2011-05-24
Filing date: 2011-05-24
Publication date: 2012-12-10

Abstract

【課題】赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂における不良品の判定を高い精度で行う方法を提供する。
【解決手段】可視光を吸収する染料を含有するポリカーボネート樹脂の赤外線透過率の良否を判定する方法であって、該ポリカーボネート樹脂を所定形状のペレットに成形し、
Ａ）ペレットをペレット搬送部にペレット同士が重積しない単層状態に載置する工程、
Ｂ）ペレットを搬送し、赤外線投光装置及び受光装置からなる赤外線透過式の検査部を通過させる工程、
Ｃ）赤外線の透過量を測定しペレットの良否を判定する工程、
Ｄ）判定に従って、ペレットを選別する工程
の各工程を有し、
当該判定に用いるペレットの形状を、扁平率０．２５〜０．９、短径１〜４ｍｍ、長さ２〜４ｍｍとすることを特徴とする赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法による。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法に関するものであり、詳しくは、不良品検出率の高い赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法に関するものである。

ポリカーボネート樹脂は、透明性、耐熱性、機械的物性、電気的特性に優れた樹脂であり、各種の部品製造用材料に幅広く利用され、その一つの例として、赤外領域の波長を選択的に透過せしめる赤外線フィルターがあり、その代表的な例は、各種電化製品等の遠隔制御のために使用される、いわゆるリモコンの受光部であって、可視光は吸収して遮断し所望波長の赤外線を選択的に透過させるフィルターを必要とする。可視光の遮断は、環境光による外乱によって生ずる機器類の誤動作を回避するために不可欠となる。
また、近年、高度道路交通システム（ＩＴＳ）におけるドライバーの顔向き認知システムや、セキュリティーシステムにおける個人認証手段として、施設や住宅等の入退室に近赤外線を利用した顔向き認証等の高度なシステムに赤外線フィルターが使用されてきており、今後も利用が拡大するものと考えられる。

使用する赤外線としては、波長が８００ないし１０００ｎｍである近赤外領域が多く採用されている。したがって、可視光領域と接近しており、被制御対象機器の誤動作防止の観点から、特に厳しい赤外線透過特性が要求される。

赤外線フィルターは、ポリカーボネート樹脂等の透明な樹脂に、可視光線を遮蔽するために必要な赤外線吸収剤と染顔料等を添加することで、可視光線を遮蔽し、赤外線を透過する材料からなる。このような赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂グレードは、見た目の色相が黒色であるため、カーボンブラックを用いた汎用の黒グレードとの見分けが付きにくい。このため、ポリカーボネート樹脂ペレット中のヤケや異物、また黒グレードとのコンタミが生じても、目視では判別がほとんど不可能であり、これを用いて成形品としたときに初めて赤外線透過率不良が発覚するというような場合が多い。

このため、ポリカーボネート樹脂ペレットの製造時の工程検査として、ペレット製造工程の初流／中流／終流の各工程、およびアフターブレンド後にペレットを成形し、赤外線透過率のチェックが行われている。しかしこの場合でも全数検査は困難であり、またバッチ式の検査であるため、透過率不良品が製品として出荷される不安が残る。また成形品での検査は製造時とタイムラグがあり、当該ロットが不良品となった場合の損失も大きいといった問題があった。

従来から、樹脂ペレットを光学的に検査して付着異物を検出し、異物付き樹脂ペレットを除去させることが行われている。例えば、特許文献１において、樹脂ペレットの異物検査装置として、無色透明な回転テーブルに溝を設け、樹脂ペレットをランダムに並べてテーブルを回転させながらＣＣＤカメラで撮像し、異物付樹脂ペレットを除去する装置が提案されている。しかし、このような検査装置では、赤外線フィルターグレードの良否検査は難しく、検出精度が安定しない等の問題点がある。

特開平１１−２１８４９７号公報

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、不良品検出率が高く、透過率異常のペレットを高い検出率で識別し、除去して、不良ペレットの流出を防止することが可能な赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、可視光を吸収する染料を含有する赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂を、特定の工程からなる良否判定方法を採用し、その際、判定に用いる該ポリカーボネート樹脂を特定の形状を有するペレットとすることにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の第１の発明によれば、可視光を吸収する染料を含有するポリカーボネート樹脂の赤外線透過率の良否を判定する方法であって、該ポリカーボネート樹脂を所定形状のペレットに成形し、
Ａ）ペレットをペレット搬送部にペレット同士が重積しない単層状態に載置する工程、
Ｂ）ペレットを搬送し、赤外線投光装置及び受光装置からなる赤外線透過式の検査部を通過させる工程、
Ｃ）赤外線の透過量を測定しペレットの良否を判定する工程、
Ｄ）判定に従って、ペレットを選別する工程
の各工程を有し、
当該判定に用いるペレットの形状を、扁平率０．２５〜０．９、短径１〜４ｍｍ、長さ２〜４ｍｍとすることを特徴とする赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法が提供される。

さらに、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、ペレットを単層状態で搬送部に載置する方法が、振動装置によってなすことを特徴とする赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法が提供される。

本発明の赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法によれば、不良品検出率が高く、透過率異常のペレットを高い検出率で識別し、除去して、不良ペレットの流出を防止することが可能となる。

本発明の良否判定方法に使用する検査装置の一実施例の主要構成を示す説明図である。本発明に方法に使用するポリカーボネート樹脂ペレットの形状を示す斜視図である。

以下、図面も参照しながら、本発明の一実施形態を説明するが、本発明はこの一実施形態に限定して解釈されるものではない。

図１は、本発明の良否判定方法に使用する検査装置の一実施例の主要構成を示す説明図である。
図中、１はコンベア、２はコンベアの搬送路、３はペレットフィーダー、４はポリカーボネート樹脂ペレット、５は赤外線投光装置、６は赤外線受光装置、７は良否判定装置、８は不良品吸引装置、９は良品収容容器である。

先ず、ポリカーボネート樹脂ペレット４は、コンベア１の上流側に設けられたペレットフィーダー３の上部のホッパーに投入され、コンベア１の搬送路２に載置される。搬送路２は、回転ローラ等に支持されたベルト状の部材からなり、透明な、あるいは少なくともペレット４が載置される領域が透明であるベルト状部材からなる。

搬送路２上へのペレット４の供給は、ペレット同士が重積しない単層状態に載置する。本発明では、移動する搬送路２上にペレット４を単層状態に安定して載置するため、判定に供されるペレット４の形状を扁平形状とすることを特徴とし、扁平率が０．２５〜０．９、短径が１〜４ｍｍ、長さが２〜４ｍｍとする。
図２は使用するペレット４の形状を示す斜視図である。図２において、ａは短径、ｂは長径、Ｌは長さであり、扁平率は、短径ａを長径ｂで除したａ／ｂで表される。
ペレット４をこのような断面楕円状の円柱形状とすることにより、移動する搬送路２でも安定して単層の載置状態を保つことが出来る。赤外線透過率は、厚さに依存するが、このため、測定位置ではペレットが単層状態で載置されて一定厚さとなるように、扁平率（ａ／ｂ）が０．２５〜０．９、短径ａが１〜４ｍｍ、長さＬが２〜４ｍｍの扁平形状のペレットとする。

ポリカーボネート樹脂ペレット４の扁平率が０．９を超えると搬送路２上に安定して載置させるのが難しく、扁平率が０．２５未満ではペレット４同士が重積しやすく誤検知を誘発しやすい。また、ペレット４の短径ａが１ｍｍ未満では、赤外線の透過距離が短いために良否の差が小さくなることから判別困難となり、４ｍｍを超えるとペレット４の輪郭部にて生ずる赤外光の乱反射の影響が大きくなることから誤検知を誘発しやすくなる。さらに、長さが２ｍｍを下回ると表面が平滑でない切断面が上向きとなるよう載置されるため赤外光の乱反射が大きくなることから誤検知を誘発しやすくなり、４ｍｍを超えるとペレット４同士が重積しやすく誤検知を誘発しやすくなる。
ペレット４の扁平率（ａ／ｂ）は０．３〜０．９であることが好ましく、０．５〜０．９であることがより好ましく、短径ａは、１．２〜３．８ｍｍの範囲にあることが好ましく、また１．５〜３．５ｍｍの範囲にあることがより好ましく、長さＬは、２．２〜３．８ｍｍの範囲にあることが好ましく、また２．５〜３．５ｍｍの範囲にあることがより好ましい。

なお、判定に供するペレット４は、その全量が上記範囲にあることが望ましいのは勿論であるが、ペレット４が実質的にそのような範囲にあればよい。ここで「実質的に」とは、ペレットの少なくとも７０％以上、より好ましくは８０％以上、更には９０％以上、特には９５％以上がこのような範囲にあることをいう。
なお、ペレット４の長さＬが、所定長を超えるようなものが良否判定後にも混入しているような場合には、篩やスクリーンメッシュ等による分別により除去することも可能である。

ペレット４を重積させず単層状態で搬送路２に載置するには、搬送路２の下方に振動装置１０を設けて作動させて搬送路２に振動を与えることにより、上記で規定した扁平形状のペレット４は容易に単層状態を形成することが出来る。
なお、ペレット４の載置は、ペレット同士の重なりが皆無であることが理想的であるが、実用上はその重なりが、重なり率として１０％以下、より好ましくは５％以下であればよい。

搬送路２上のペレット４は、赤外線投光装置５と赤外線受光装置６からなる赤外線透過式検査部に至る。赤外線投光装置５が搬送路２の下方に、赤外線受光装置６が上方に配置されて、赤外線投光装置５からの赤外線は透明な搬送路２を通過し、ペレット４を透過した光が赤外線受光装置６に受光される。
赤外線投光装置５と赤外線受光装置６の配置は、赤外線投光装置５が搬送路２の上方に、赤外線受光装置６が下方に配置されてもよいし、また、両方ともペレット４側にし、搬送路２を反射性のものにし、ペレット４上部から赤外光を投光し、往復の透過光で判定することも可能である。

赤外線受光装置６は、具体的には光量計でもよいが、好ましくは赤外光カメラを使用するのが好ましい。光量計あるいは赤外光カメラは、上面からペレット４からの赤外光を受光または撮影し、その得られた透過量あるいは画像データを良否判定装置７に出力する。

良否判定装置７は、入力された透過量あるいは画像データに基づいて良否判定を行う。良否判定は、赤外線フィルターとしての設計スペックに従って、合格品と不合格品とに選別する赤外線透過率の下限値を先ず設定する。例えば波長９００ｎｍにおける透過率が８０％以上を下限値とした場合、８０％未満の透過率のペレットを不良ペレットとして検知する。不良ペレットの信号は、良否判定装置７から下流にある不良品吸引装置８に送られ、不良品と判定されたペレットは、不良品吸引装置８の直下に搬送されると、不良品吸引装置８が作動して吸引し、不良品として回収される。

画像データに基づいて画像解析により良否判定を行う場合は、ペレット４の透過光によるカメラ画像の明暗（輝度）やムラの有無等により判定がされる。
不良品ペレットが除去された後は、良品ペレットは、コンベア１の下流側終端部下方に設けられた良品収容容器９に収容される。

上記説明では、ペレット４を搬送する搬送部はベルト状のコンベア１を使用したが、これをターンテーブル等の他の搬送手段も採用することができるのは勿論である。

また、良否判定は、全数検査を行わずに、赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂組成物ペレット製造時に、その一部、例えばペレット製造量の１〜２０％の率で、連続的にサンプリングをし、これを良否判定することも好ましい。良否判定の結果は、ペレット製造工程にフィードバックして、製造工程の調製・変更・切り替え・停止等を行うことで、製造と検査のタイムラグが無くなり、不良ロット発生の防止を図ることが可能である。

良否判定方法に使用するポリカーボネート樹脂ペレット４は、ポリカーボネート樹脂に可視光を吸収する染料、必要により他の添加剤を配合した後、スクリュー型押出機等で溶融混練した後、先端にある、所定の０．２５〜０．９の扁平率でその短径が１〜４ｍｍの楕円断面形状の吐出ダイスから、ストランドと呼ばれるヒモ状に押出した後、冷却水槽等に導入して冷却したのち、ペレタイザー等の切断手段にて所定寸法に裁断することにより得ることができる。

本発明に使用す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り、具体的には、芳香族ジヒドロキシ化合物をホスゲン又は炭酸のジエステルと反応させることによって得られる熱可塑性芳香族ポリカーボネート重合体又は共重合体が用いられる。

芳香族ジヒドロキシ化合物としては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（所謂、ビスフェノールＡ）、テトラメチルビスフェノールＡ、α，α’−ビス（４−ヒドロキシフェニル）−ｐ−ジイソプロピルベンゼン、ハイドロキノン、レゾルシノール、４，４’−ジヒドロキシジフェニルなどが挙げられる。

本発明で用いるポリカーボネート樹脂の好ましい例としては、ジヒドロキシ化合物として２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン、又は２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパンと他の芳香族ジヒドロキシ化合物とを併用したポリカーボネート樹脂が挙げられる。また、ポリカーボネート樹脂は、２種以上のポリカーボネート樹脂を併用しても良い。

ポリカーボネート樹脂の分子量は、溶媒としてメチレンクロライドを用い、温度２５℃で測定された溶液粘度より換算した粘度平均分子量で、通常１０，０００〜５０，０００、好ましくは１１，０００〜４０，０００であり、特に好ましくは１２，０００〜３０，０００の範囲のものである。粘度平均分子量がこのような範囲であると、成形性が良く、また機械的強度の大きい赤外線フィルターを与える樹脂ペレットを得ることができる。

ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、ホスゲン法（界面重合法）及び溶融法（エステル交換法）のいずれの方法で製造したポリカーボネート樹脂も使用することができる。また、溶融法で製造したポリカーボネート樹脂に、末端のＯＨ基量を調整する後処理を施したポリカーボネート樹脂を使用するのも好ましい。

可視光を吸収する染料としては、可視光線を吸収し、赤外線を透過する機能を付与させるために配合するものであり、アントラキノン系染料、ペリノン系染料、ペリレン系染料、キノリン系染料、キナクリドン系染料、ベンズイミダゾロン系染料、アゾ系染料、イソインドリノン系染料、イソインドリン系染料、ジオキサジン系染料、フタロシアニン系着色剤等が挙げられ、これらを単独または複数組み合わせて所望の分光光線透過率のものとする。
可視光吸収染料の配合量は、ポリカーボネート樹脂１００質量部に対して、通常０．０１〜５質量部、好ましくは０．０５〜１質量部、より好ましくは０．１〜０．５質量部である。

可視光線吸収と赤外線透過の境界の設定は、各赤外線フィルターの設計スペックによっても異なるが、可視光吸収染料を含有する赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の好ましい設定としては、以下の分光光線透過率のものが挙げられる。
・分光光線透過率（２ｍｍ厚の場合で）が、波長３００〜７００ｎｍの範囲で３％未満、８５０ｎｍ以上では８０％以上
・分光光線透過率（２ｍｍ厚の場合で）が、波長３００〜７５０ｎｍの範囲で３％未満、９００ｎｍ以上では８０％以上

本発明で良品と判定されたポリカーボネート樹脂材料は、赤外線透過フィルターに使用され、各種防犯センサー、携帯電話の赤外通信フィルター、ＶＩＣＳ交通情報受給センサー、居眠り運転防止用センサー等の赤外線フィルターとして、特に好適に使用することができる。

（実施例１）
［樹脂ペレットの製造］
ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品名「ユーピロンＳ−３０００」、粘度平均分子量２２，０００）１００質量部に、ソルベントグリーン３を０．２質量部、ソルベントレッド１３５を０．１質量部となるように配合し、タンブラーにて２０分混合した後、１ベントを備えたいすず化工機社製単軸押出機（ＶＳ−４０）に供給し、スクリュー回転数７０ｒｐｍ、吐出量１０ｋｇ／時間、バレル温度２８０℃の条件で混練し、断面形状が扁平率０．６、短径３ｍｍの押出ノズル先端から、ストランド状に押出し、これを水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてカットしてペレット化し、赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂のペレット（「ＯＫペレット」という。）を得た。
この「ＯＫペレット」のペレット形状は、扁平率０．６±０．１、短径（ａ）３±０．５ｍｍ、長さ（Ｌ）３±０．５ｍｍであった。
また、このＯＫペレットの９００ｎｍでの透過率は８４％である。

また、可視光吸収色素の代わりにカーボンブラックを０．２％配合した以外は、上記と同様に成形し、同一ペレット形状のポリカーボネート樹脂の黒色ペレット（「ＮＧペレット」という。）を用意した。
また、このＮＧペレットの９００ｎｍでの透過率は０％である。

上記ＯＫペレット２５００個に、ＮＧペレットを１０個混合したものを、ペレットフィーダー３に投入し、ポリエチレンテレフタレート製透明コンベア１の振動装置１０を作動させながら、ペレットを搬送路２にフィードして搬送し、９００ｎｍの赤外レーザーを投光装置５から照射しペレット４の透過光を、受光装置６で受光して良否判定を行った。
その結果、ＮＧペレットは１０個ともＮＧとして判定され、検出率は１００％であった。また、ＯＫペレットは、３個だけＮＧと判定され、誤検出率は０．１２％（３／２５００）と問題のないレベルであった。

（実施例２）
ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品名「ユーピロンＳ−３０００」、粘度平均分子量２２，０００）１００質量部に、ソルベントグリーン３を０．２質量部、ソルベントレッド１３５を０．１質量部となるように配合し、タンブラーにて２０分混合した後、１ベントを備えたいすず化工機社製単軸押出機（ＶＳ−４０）に供給し、スクリュー回転数７０ｒｐｍ、吐出量１０ｋｇ／時間、バレル温度２８０℃の条件で混練し、断面形状が扁平率０．８、短径３ｍｍの押出ノズル先端から、ストランド状に押出し、これを水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてカットしてペレット化し、赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂のペレット（「ＯＫペレット」という。）を得た。
この「ＯＫペレット」のペレット形状は、扁平率０．８±０．１、短径（ａ）３±０．５ｍｍ、長さ（Ｌ）３±０．５ｍｍであった。
また、このＯＫペレットの９００ｎｍでの透過率は８４％である。

上記ＯＫペレット２５００個に、ＮＧペレットを１０個混合したものを、ペレットフィーダー３に投入し、ポリエチレンテレフタレート製透明コンベア１の振動装置１０を作動させながら、ペレットを搬送路２にフィードして搬送し、９００ｎｍの赤外レーザーを投光装置５から照射しペレット４の透過光を、受光装置６で受光して良否判定を行った。
その結果、ＮＧペレットは１０個ともＮＧとして判定され、検出率は１００％であった。また、ＯＫペレットは、４個だけＮＧと判定され、誤検出率は０．１６％（４／２５００）と問題のないレベルであった。

（実施例３）
ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス社製商品名「ユーピロンＳ−３０００」、粘度平均分子量２２，０００）１００質量部に、ソルベントグリーン３を０．２質量部、ソルベントレッド１３５を０．１質量部となるように配合し、タンブラーにて２０分混合した後、１ベントを備えたいすず化工機社製単軸押出機（ＶＳ−４０）に供給し、スクリュー回転数７０ｒｐｍ、吐出量１０ｋｇ／時間、バレル温度２８０℃の条件で混練し、断面形状が扁平率０．４、短径３ｍｍの押出ノズル先端から、ストランド状に押出し、これを水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてカットしてペレット化し、赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂のペレット（「ＯＫペレット」という。）を得た。
この「ＯＫペレット」のペレット形状は、扁平率０．４±０．１、短径（ａ）３±０．５ｍｍ、長さ（Ｌ）３±０．５ｍｍであった。
また、このＯＫペレットの９００ｎｍでの透過率は８４％である。

本発明の良否判定方法は、検査の難しい赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂材料の良否判定を高精度で行うことができるので、製造工程におけるロスの削減や不良品出荷の問題が解決され、産業上の利用性は非常に高い。

Claims

可視光を吸収する染料を含有するポリカーボネート樹脂の赤外線透過率の良否を判定する方法であって、該ポリカーボネート樹脂を所定形状のペレットに成形し、
Ａ）ペレットをペレット搬送部にペレット同士が重積しない単層状態に載置する工程、
Ｂ）ペレットを搬送し、赤外線投光装置及び受光装置からなる赤外線透過式の検査部を通過させる工程、
Ｃ）赤外線の透過量を測定しペレットの良否を判定する工程、
Ｄ）判定に従って、ペレットを選別する工程
の各工程を有し、
当該判定に用いるペレットの形状を、扁平率０．２５〜０．９、短径１〜４ｍｍ、長さ２〜４ｍｍとすることを特徴とする赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法。
ペレットを単層状態で搬送部に載置する方法が、振動装置によってなすことを特徴とする請求項１に記載の赤外線フィルター用ポリカーボネート樹脂の良否判定方法。