JP2014148637A - ポリアセタール樹脂組成物及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ポリアセタール樹脂の利用分野の拡大に伴い要求されるより高度、かつ、多様な機械的特性に応え得るポリアセタール樹脂組成物を提供する。
【解決手段】本発明のポリアセタール樹脂組成物は、(A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、(C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを含有する。(B)成分がガラス繊維等である場合、引張強度は120MPa以上であり、(B)成分がガラスビーズ等である場合、引張強度が60MPa以上である。この樹脂組成物は、含水量が1000ppm以下になるまで予め乾燥した(A)成分に他の成分を混合することによって得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリアセタール樹脂組成物及びその製造方法に関する。
ポリアセタール樹脂は機械的、熱的特性、電気的特性、摺動性、成形性、成形品の寸法安定性等において優れた特性を持っており、構造材料や機構部品として電気機器、自動車部品、精密機械部品等に広く使用されている。そして、ポリアセタール樹脂の機械的特性、例えば強度や剛性を向上させるために、ガラス系無機充填材等の強化材を配合することが知られている。
しかしながら、ポリアセタール樹脂は活性に乏しく、またガラス系無機充填材も活性に乏しいため、単にポリアセタール樹脂にガラス系無機充填材を配合し溶融混練しただけでは両者の密着性は不十分なものとなり、期待するほどの機械的特性の向上が得られない場合が多い。そこで、ポリアセタール樹脂とガラス系無機充填材との密着性を向上させて機械的特性を改良するための各種の方法が提案されている。
例えば、ポリアセタール樹脂にガラス繊維とフェノキシ樹脂を配合すること(特許文献1参照)、ポリアセタール樹脂にガラス繊維と過酸化物とシラン系カップリング剤を添加すること(特許文献2参照)、ポリオキシメチレン(ポリアセタール樹脂)にポリウレタンエマルジョンでサイジングしたガラス繊維を配合すること、更にポリウレタンエマルジョンにシランカップリング剤を含有させること(特許文献3参照)、ポリオキシメチレン(ポリアセタール樹脂)に、好ましくはシランカップリング剤で表面処理したガラス繊維及びガラスフレークを配合すること(特許文献4参照)、ポリアセタール樹脂にガラス系無機充填剤とホウ酸化号物を添加すること、更に該ガラス系無機充填剤を特定のシラン化合物で表面処理すること(特許文献5参照)、ポリアセタール樹脂にガラス系無機充填材とヒドロキシカルボン酸化合物を添加すること、更に該ガラス系無機充填材を特定のシラン化合物で表面処理すること(特許文献6参照)等が知られている。
特開昭49−98458号公報 特開昭60−219252号公報 特開昭61−236851号公報 特開昭62−91551号公報 特開平9−151298号公報 特開2002−371168号公報
しかしながら、これらの手法は、いずれも、ガラス系無機充填材の化学的活性を高めるためには機能するものの、これだけでは化学的に不活性なポリアセタール樹脂とガラス系無機充填材を、押出機を用いて反応させる場合には、ポリアセタール樹脂とガラス系無機充填材の反応が十分進行したものを得ることが困難であり、優れた機械的強度を達成するためには必ずしも十分ではない。
本発明は、かかる課題を解決し、近年、ポリアセタール樹脂の利用分野の拡大に伴い要求されるより高度、かつ、多様な機械的特性に応え得るポリアセタール樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、ポリアセタール樹脂を一定含水量以下になるまで予め乾燥し、このポリアセタール樹脂に、ガラス系無機充填材、特定のイソシアネート化合物及びホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物を混合することで、強度が高く、耐熱水性やクリープ特性にも優れた繊維強化ポリアセタール樹脂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。具体的に、本発明は以下のものを提供する。
(1)本発明は、ポリアセタール樹脂組成物であって、(A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、(C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを含有し、前記(B)ガラス系無機充填材は、ガラス繊維、ミルドファイバー、ガラスビーズ又はガラスフレークのいずれかであり、前記(B)ガラス系無機充填材がガラス繊維又は繊維アスペクト比L/Dが50以上のミルドファイバーである場合、ISO3167にしたがって作成した引張試験片を23℃、50%RHの条件下で48時間放置したときのISO527にしたがう23℃での引張試験における厚さ4mmの試験バーで試験した引張強度が120MPa以上であり、前記(B)ガラス系無機充填材がガラスビーズ、ガラスフレーク又は繊維アスペクト比L/Dが50未満のミルドファイバーである場合、引張強度が60MPa以上であるポリアセタール樹脂組成物である。
(2)また、本発明は、前記(A)ポリアセタール樹脂のカールフィッシャー法による含水量が1000ppm以下である、(1)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(3)また、本発明は、前記(A)ポリアセタール樹脂は、(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂0.05重量%〜10重量%とを含む、(1)又は(2)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(4)また、本発明は、前記(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂が、(A11)トリオキサン80.00重量%〜99.95重量%と、(A12)置換基を有しない環状エーテル化合物及び/又は環状ホルマール化合物0.05〜20.0重量%とが共重合されたポリアセタールコポリマーを含有する、(3)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(5)また、本発明は、前記(A12)置換基を有しない環状エーテル化合物及び/又は環状ホルマール化合物が、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,3−ジオキサン、プロピレンオキシド等が挙げられ、特にエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマール又はジエチレングリコールホルマールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含む、(4)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(6)また、本発明は、前記(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂が架橋構造を有するポリアセタール樹脂である、(3)から(5)のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(7)また、本発明は、前記架橋構造を有するポリアセタール樹脂が、(A21)トリオキサン88.00重量%〜99.89重量%と、(A22)置換基を有しない単官能環状エーテル化合物及び/又は単官能環状ホルマール化合物0.05〜20.0重量%と、(A23)多官能グリシジルエーテル化合物0.01〜2.00重量%とが共重合された架橋ポリアセタール樹脂である、(6)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(8)また、本発明は、前記(A22)置換基を有しない単官能環状エーテル化合物及び/又は単官能環状ホルマール化合物が、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,3−ジオキサン、プロピレンオキシド等が挙げられ、特にエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマール又はジエチレングリコールホルマールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含む、(7)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(9)また、本発明は、前記(A23)多官能グリシジルエーテル化合物が、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル又はペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含む、(7)又は(8)に記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(10)また、本発明は、前記(C)三官能イソシアネート化合物は、4,4’−メチレンビスフェニルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート又は2,6−トリレンジイソシアネートの三量体から選ばれる1種以上の化合物を含む、(1)から(9)のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(11)また、本発明は、前記(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物が、トリアジン骨格と、ホルムアルデヒドと反応する窒素含有官能基とを有する化合物である、(1)から(10)のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(12)また、本発明は、(E)Sn、Zn、Pbより選択される少なくとも一以上の金属を含有する有機金属化合物0.05重量%〜1.0重量%をさらに含有する、(1)から(11)のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物である。
(13)また、本発明は、ポリアセタール樹脂をカールフィッシャー法による含水量が1000ppm以下になるまで乾燥する乾燥工程と、前記乾燥が行われた後のポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%に、シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを混合する混合工程とを含む、ポリアセタール樹脂組成物の製造方法である。
本発明によれば、強度が高く、耐熱水性やクリープ特性にも優れる点で、高度の機械的特性に応え得るポリアセタール樹脂組成物を提供できる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
<ポリアセタール樹脂組成物>
本発明のポリアセタール樹脂組成物は、(A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、(C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを含有する。そして、ISO3167にしたがって作成した引張試験片を23℃、50%RHの条件下で48時間放置したときのISO527にしたがう23℃での引張試験における厚さ4mmの試験バーで試験した引張強度が120MPa以上である。
[(A)ポリアセタール樹脂]
(A)ポリアセタール樹脂の種類は特に限定されるものではなく、(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂であればよい。機械的特性をよりいっそう改善できることから、(A)ポリアセタール樹脂は、(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂0.05重量%〜10重量%とを含む混合物であることが好ましい。
〔(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂〕
(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂は、オキシメチレン基(−CHO−)をを主たる構成単位とする高分子化合物であれば特に限定されるものでなく、ポリアセタールホモポリマーであってもよいし、オキシメチレン基以外に他の構成単位を少量有するポリアセタールコポリマー(ブロックコポリマーを含む)であってもよい。また、必要に応じて、特性の異なる二種以上の(A1)成分を混合して使用してもよい。
本発明では、成形性、熱安定性等の観点からポリアセタールコポリマーを用いるのが好ましい。かかるポリアセタールコポリマーとしては、(A11)トリオキサン80.00重量%〜99.95重量%と、(A12)置換基を有しない環状エーテル化合物及び/又は環状ホルマール化合物0.05〜20.0重量%とを共重合して得られるものが好ましく、上記(A11)成分90.0〜99.9重量%と上記(A12)成分0.1〜10.0重量%とを共重合して得られるものがより好ましい。
上記(A12)成分の具体例として、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,3−ジオキサン、プロピレンオキシド等が挙げられ、特にエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマール又はジエチレングリコールホルマールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含むものが挙げられる。
(A1)成分の調製法は特に限定されるものではなく、公知の方法で調製することができる。
〔(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂〕
必須の構成ではないが、(A)ポリアセタール樹脂は、(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂を含んでもよい。(A2)成分は、(A1)成分の製造の際に用いる原料に、ホルムアルデヒドやトリオキサン等と共重合可能であり、かつ、共重合によって分岐単位或いは架橋単位を形成し得る化合物を更に加えて共重合することによって得られる。
例えば、(A11)成分及び(A12)成分に、置換基を有する単官能グリシジル化合物(例えば、フェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル等)を更に加えて共重合することにより、分岐構造を有するポリアセタール樹脂を得ることができる。また(A11)成分及び(A12)成分に、多官能グリシジルエーテル化合物を加えて共重合することにより、架橋構造を有するポリアセタール樹脂を得ることができる。
本発明においては、(A2)を加える場合、機械的特性を改善するという観点から、(A2)成分として、架橋構造を有するポリアセタール樹脂を用いることが好ましく、中でも、(A21)トリオキサン88.00重量%〜99.89重量%と、(A22)置換基を有しない単官能環状エーテル化合物及び/又は単官能環状ホルマール化合物0.05〜20.0重量%と、(A23)多官能グリシジルエーテル化合物0.01〜2.00重量%とが共重合された架橋ポリアセタール樹脂であることが好ましい。そして、(A21)成分96.50重量%〜99.28重量%と、(A22)成分0.7重量%〜3.0重量%と、(A23)成分0.02重量%〜0.5重量%とが共重合された架橋ポリアセタール樹脂であることがより好ましい。
上記(A22)成分の具体例として、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,3−ジオキサン、プロピレンオキシド等が挙げられ、特にエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマール又はジエチレングリコールホルマールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含むものが挙げられる。
上記(A23)成分は、機械的特性を改善するという観点から、1分子中に3〜4個のグリシジルエーテル基を有する化合物であることが好ましく、具体例として、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル又はペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含むものが挙げられる。
(A2)成分の調製法は特に限定されるものではなく、公知の方法で調製することができる。
(A2)成分の配合量は、(A1)成分30重量%〜95重量%に対し、10重量%以下であることが好ましい。10重量%を超えると、成形加工性等が劣るものとなり、結果として機械的特性も不十分なものとなるため、好ましくない。(A2)成分は必須ではないため、下限は特に限定されないが、(A2)成分を加えることによって機械的特性を改善するという効果を十分に得るためには、(A1)成分30重量%〜95重量%に対し、(A2)成分の配合量を0.05重量%以上にすることが好ましい。
〔含水量〕
(A)ポリアセタール樹脂のカールフィッシャー法による含水量は、1000ppm以下であることが好ましい。なお、特に断りのない限り、本明細書に記載の「含水量」は、カールフィッシャー法による含水量を指すものとする。
含水量は、常に1000ppm以下である必要はなく、他の成分、すなわち(B)成分〜(D)成分等と混合する際に1000ppm以下であれば足りる。1000ppmを超えた状態で他の成分と混合すると、混合後の樹脂組成物を用いた樹脂成形品が十分な引張強度を有するものとならない点で好ましくない。
(A)ポリアセタール樹脂の含水量を1000ppm以下にするには、他の成分と混合する前に(A)ポリアセタール樹脂を予め乾燥すればよい。
〔メルトインデックス〕
また、成形性という観点から、190℃、荷重2.16kgで測定したときの(A)ポリアセタール樹脂のメルトインデックスは、1〜50g/10minであることが好ましい。
[(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材]
続いて、(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材について説明する。
(B)成分は、シランカップリング剤で予め処理されている。シランカップリング処理されていないと、ポリアセタール樹脂との密着性が低下する可能性があるため、好ましくない。シランカップリング剤の種類は特に限定されるものでないが、ポリアセタール樹脂との密着性の観点から、アミノシラン、エポキシシラン、メタクリルシラン又はビニルベンジルアミノシランから選ばれる1種以上であることが好ましい。
(B)ガラス系無機充填材の添加量は5〜50重量%であり、5〜25重量%であることが好ましい。添加量が5重量%未満であると、充填材強化の効果がほとんど表れないため、好ましくない。また、50重量%を超えると、押出加工性が大きく低下し、事実上、組成物を製造できないため、好ましくない。
[(C)三官能イソシアネート化合物]
続いて、(C)三官能イソシアネート化合物について説明する。(C)三官能イソシアネート化合物とは、1分子中に3個のイソ(チオ)シアネート基を含有する化合物をいう。イソシアネート化合物は、三官能であることを要する。二官能以下であると、ポリアセタール樹脂とガラス系無機充填材の密着性を低下する可能性があるため、好ましくない。
イソシアネート化合物は、三官能であれば特に限定されるものでないが、入手性の観点から、4,4’−メチレンビスフェニルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート又は2,6−トリレンジイソシアネートの三量体から選ばれる1種以上であることが好ましい。
(C)三官能イソシアネート化合物の配合量は0.1〜10重量%であり、1.0〜3.0重量%であることが好ましい。配合量が0.1重量%未満であると、(A)ポリアセタール樹脂と(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材との密着性改善効果が不十分であり、好ましくない。また、配合量が5重量%を超えると、(A)ポリアセタール樹脂の増粘が進み、押出加工性が非常に低下するため、好ましくない。
[(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物]
続いて、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物について説明する。(D)成分はポリアセタール樹脂に含まれているホルムアルデヒドと反応することで成形時等に感じる異臭を低減させるとともに他の添加成分と反応し密着性を向上させるために用いられる。
(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物は、(A)ポリアセタール樹脂に対し、変色や分解等の悪影響を与えないものが好ましく、特にトリアジン骨格を持つメラミン、置換メラミン、グアナミン化合物等が好ましい。
(D)成分の配合量は0.01〜0.5重量%である。配合量が0.01重量%未満であると、(A)成分〜(D)成分を併用した効果が十分に表れないため、好ましくない。配合量が0.5重量%を超えると、(A)ポリアセタール樹脂の変色や、樹脂成形品からの染み出しが起こり得るため、好ましくない。
[(E)Sn、Zn、Pbより選択される少なくとも一以上の金属を含有する有機金属化合物]
また、必須の成分ではないが、本発明のポリアセタール樹脂組成物は、(A)成分から(D)成分のほか、(E)Sn、Zn、Pbより選択される少なくとも一以上の金属を含有する有機金属化合物を含むものであってもよい。(E)成分は、(A)ポリアセタール樹脂と(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材との密着性を(C)三官能イソシアネート化合物で向上させる際に、補助的に作用する機能を有する。
(E)成分は、(A)ポリアセタール樹脂に対し、変色や分解等の悪影響を与えないものが好ましく、その観点から、ステアリン酸亜鉛、ジラウリン酸ジ−n−ブチル錫等であることが好ましい。
(E)成分の配合量は0.05〜1.0重量%の範囲にあることが好ましい。配合量が0.05重量%未満であると、(C)成分との併用効果を十分に得られない可能性があり、1.0重量%を超えると、(A)ポリアセタール樹脂の変色及び樹脂特性の低下を生じ得る。
[(F)その他の成分]
また、本発明のポリアセタール樹脂組成物は、(F)その他の成分として、熱安定性を向上させる安定剤、紫外線吸収剤、滑剤、離型剤、染料、顔料を含む着色剤、界面活性剤等を含んでもよい。
[引張強度]
本発明のポリアセタール樹脂組成物は、(B)ガラス系無機充填材がガラス繊維又は繊維アスペクト比L/Dが50以上のミルドファイバーである場合は120MPa以上、(B)ガラス系無機充填材がガラスビーズ、ガラスフレーク又は繊維アスペクト比L/Dが50未満のミルドファイバーである場合は60MPa以上という極めて高い引張強度を有する。本明細書では、特に断りのない限り、引張強度は、ISO3167にしたがって作成した引張試験片を23℃、50%RHの条件下で48時間放置したときのISO527にしたがう23℃での引張試験における厚さ4mmの試験バーで試験したときの値を指すものとする。
<ポリアセタール樹脂組成物の製造方法>
上記の引張強度を有するポリアセタール樹脂組成物は、次のようにして得ることができる。まず、(A)ポリアセタール樹脂をカールフィッシャー法による含水量が1000ppm以下になるまで乾燥する。続いて、乾燥が行われた後の(A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%に、(B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、(C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを混合する。このようにすることで、上記の引張強度を有するポリアセタール樹脂組成物を得ることができる。
ポリアセタール樹脂組成物の調製は、従来の樹脂組成物調製法として一般に用いられる公知の方法により容易に調製される。例えば、各成分を混合した後、押出機により練り込み押出してペレットを調製する方法、一旦組成の異なるペレットを調製し、そのペレットを所定量混合して成形に供し、成形後に目的組成の成形品を得る方法、成形機に各成分の1または2以上を直接仕込む方法等、何れも使用できる。
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。
<(A)ポリアセタール樹脂の調製>
〔(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂及び(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂の調製〕
Figure 2014148637
実施例及び比較例に係るポリアセタール樹脂組成物を得るのに先立ち、(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂及び(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂を調製した。略平行な2本の回転軸と、これら2本の回転軸それぞれの半径方向に突出する撹拌羽根とを有する平行二軸撹拌装置を用い、ジャケットに70℃の温水を通し、撹拌羽根の先端の回転周速度が150rpmになるように2本の回転軸を一定の速度で同方向に回転させ、トリオキサン(主モノマー)、1,3−ジオキソラン(コモノマー)、及びトリメチロールプロパントリグリシジルエーテル(コモノマー)、メチラール(分子量調整剤)及び三フッ化ホウ素(重合触媒)を表1に示す割合で連続添加することで、トリオキサンとコモノマーとの共重合を行った。平行二軸撹拌装置から排出された反応生成物を速やかに破砕機に通し、その後、三フッ化ホウ素(重合触媒)を失活させるため、トリエチルアミン(失活剤)を0.05wt%含有する60℃の水溶液を加えた。さらに、分離、洗浄及び乾燥を経て、粗ポリアセタール樹脂を得た。
次いで、この粗ポリアセタール樹脂100重量部に対して、トリエチルアミン5重量%水溶液を3重量%、ペンタエリスリチル−テトラキス〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート〕を0.3重量%添加し、二軸押出機にて210℃で溶融混練し不安定部分を除去した。これにより、ペレット状の(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂及び(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂を得た。(A1)及び(A2)について、190℃、荷重2.16kgでのメルトインデックスを測定したところ、表1に記載のとおりであった。
〔ポリアセタール樹脂の乾燥〕
Figure 2014148637
ペレット状の(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂を、表2の(A1a)、(A1b)、(a1a)及び(a1b)に示す4種類の条件で放置した。また、ペレット状の(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂を、表2の(A2a)に示す条件で放置した。そして、放置後の5種類のサンプルそれぞれについて、カールフィッシャー法による含水量を測定した。結果を表2に示す。
ペレット状のポリアセタール樹脂を乾燥機内(80℃、12時間又は60℃、4時間)で乾燥した場合、含水量は1000ppm以下に低下していた。一方、空調室内(23℃、50%RH。30日)又は恒温恒湿槽内(60℃、80%RH、12時間)で放置した場合、含水量は1000ppmを超えていた。
以下では、ポリアセタール樹脂の試験サンプルを(A1a)、(A1b)、(a1a)、(a1b)及び(A2a)の符号を用いて識別する。
<実施例1〜6、比較例1〜3>
(B)ガラス系無機充填材としてガラス繊維等を用いる場合
まず、強度が高く、耐熱水性やクリープ特性にも優れるポリアセタール樹脂組成物を提供するために、(B)ガラス系無機充填材としてガラス繊維等を用いてポリアセタール樹脂組成物を得る場合について説明する。
Figure 2014148637
表3において、各成分は次のとおりである。
(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂
上記<(A)ポリアセタール樹脂の調製>で得た(A1a)、(A1b)、(a1a)及び(a1b)
(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂
上記<(A)ポリアセタール樹脂の調製>で得た(A2a)
(B)ガラス系無機充填剤
(B1)ガラス繊維CS03MA409B(オーウェンスコーニング製)
(C)三官能イソシアネート化合物
イソホロンジイソシアネート3量体Vestanat T1890/100(デグサジャパン社製)
(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物
メラミン(三井化学社製)
(E)有機金属化合物
ステアリン酸亜鉛SAK−CS−G(品川化工社製)
表3に記載されたポリアセタール樹脂に、表3に記載の(B1)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分を表3に示す割合で加え、シリンダー温度を200℃に調整した押出機で溶融混練し、実施例1〜6及び比較例1〜3に係るペレット状のポリアセタール樹脂組成物を調製した。
[評価]
実施例及び比較例について、ポリアセタール樹脂組成物の成形体の引張強度及び伸びを評価した。ISO3167にしたがって実施例及び比較例に係るポリアセタール樹脂組成物から試験片を作成し、この試験片を用いて、23℃、50%RHの条件下で48時間放置したときのISO527にしたがう23℃での引張試験を行った。引張試験における試験バーの厚さは4mmとした。この引張試験における引張強度及び伸びを表4に示す。
Figure 2014148637
含水量が1000ppm以下になるまで乾燥した(A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%に、(B)シランカップリング処理されたガラス繊維等5重量%〜50重量%と、(C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを混合した場合、混合後のポリアセタール樹脂組成物から成形される成形体は、120MPa以上という極めて高い引張強度を有することが確認された(実施例1〜6)。このことから、強度が高く、耐熱水性やクリープ特性にも優れる点で、高度の機械的特性に応え得るポリアセタール樹脂組成物を提供できることが確認された。
また、実施例1と実施例5との比較から、(E)Sn、Zn、Pbより選択される少なくとも一以上の金属を含有する有機金属化合物0.05重量%〜1.0重量%をさらに含有すると、含有しない場合に比べて引張強度が高まることが確認された。
また、実施例1と実施例6との比較から、(A)ポリアセタール樹脂として、(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂と(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂とを併用すると、(A1)成分単独の場合に比べて引張強度が高まることが確認された。
一方、十分に乾燥したとはいえない(A)ポリアセタール樹脂を用いた場合、各々の成分の割合が適正であったとしても本発明ほど高い引張強度を得られないことが確認された(比較例1及び2)。また、(C)成分及び(D)成分を含有しない場合、十分に乾燥された(A)ポリアセタール樹脂を用いたとしても本発明ほど高い引張強度を得られないことが確認された(比較例3)。
<実施例7、8、比較例4>
(B)ガラス系無機充填材としてガラスビーズ等を用いる場合
続いて、異方性低減に寄与するポリアセタール樹脂組成物を提供するために、(B)ガラス系無機充填材としてガラスビーズ等を用いてポリアセタール樹脂組成物を得る場合について説明する。
Figure 2014148637
表5において、(B)ガラス系無機充填剤は、ガラスビーズEGB731B(ポッターズ・バロティーニ社製)を使用した。他の成分は、上記した実施例1等と同じである。
表5に記載されたポリアセタール樹脂に、表3に記載の(B2)成分、(C)成分、(D)成分及び(E)成分を表5に示す割合で加え、シリンダー温度を200℃に調整した押出機で溶融混練し、実施例7、8及び比較例4に係るペレット状のポリアセタール樹脂組成物を調製した。
[評価]
実施例及び比較例について、ポリアセタール樹脂組成物の成形体の引張強度及び伸びを、上記した実施例1等と同じ手法で評価した。結果を表6に示す。
Figure 2014148637
含水量が1000ppm以下になるまで乾燥した(A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%に、(B)シランカップリング処理されたガラスビーズ等5重量%〜50重量%と、(C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを混合した場合、混合後のポリアセタール樹脂組成物から成形される成形体は、異方性を低減しながら65MPa以上という高い引張強度を有しながらすることが確認された(実施例7,8)。
一方、十分に乾燥したとはいえない(A)ポリアセタール樹脂を用いた場合、各々の成分の割合が適正であったとしても本発明ほど高い引張強度を得られないことが確認された(比較例4)。

Claims (13)

  1. ポリアセタール樹脂組成物であって、
    (A)ポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、
    (B)シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、
    (C)三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、
    (D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを含有し、
    前記(B)ガラス系無機充填材は、ガラス繊維、ミルドファイバー、ガラスビーズ又はガラスフレークのいずれかであり、
    前記(B)ガラス系無機充填材がガラス繊維又は繊維アスペクト比L/Dが50以上のミルドファイバーである場合、ISO3167にしたがって作成した引張試験片を23℃、50%RHの条件下で48時間放置したときのISO527にしたがう23℃での引張試験における厚さ4mmの試験バーで試験した引張強度が120MPa以上であり、
    前記(B)ガラス系無機充填材がガラスビーズ、ガラスフレーク又は繊維アスペクト比L/Dが50未満のミルドファイバーである場合、引張強度が60MPa以上であるポリアセタール樹脂組成物。
  2. 前記(A)ポリアセタール樹脂のカールフィッシャー法による含水量が1000ppm以下である、請求項1に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  3. 前記(A)ポリアセタール樹脂は、(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%と、(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂0.05重量%〜10重量%とを含む、請求項1又は2に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  4. 前記(A1)実質的に直鎖の分子構造を有するポリアセタール樹脂は、(A11)トリオキサン80.00重量%〜99.95重量%と、(A12)置換基を有しない環状エーテル化合物及び/又は環状ホルマール化合物0.05〜20.0重量%とが共重合されたポリアセタールコポリマーを含有する、請求項3に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  5. 前記(A12)置換基を有しない環状エーテル化合物及び/又は環状ホルマール化合物は、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,3−ジオキサン、プロピレンオキシド等が挙げられ、特にエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマール又はジエチレングリコールホルマールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含む、請求項4に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  6. 前記(A2)分岐又は架橋構造を有するポリアセタール樹脂は架橋構造を有するポリアセタール樹脂である、請求項3から5のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物。
  7. 前記架橋構造を有するポリアセタール樹脂は、(A21)トリオキサン88.00重量%〜99.89重量%と、(A22)置換基を有しない単官能環状エーテル化合物及び/又は単官能環状ホルマール化合物0.05〜20.0重量%と、(A23)多官能グリシジルエーテル化合物0.01〜2.00重量%とが共重合された架橋ポリアセタール樹脂である、請求項6に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  8. 前記(A22)置換基を有しない単官能環状エーテル化合物及び/又は単官能環状ホルマール化合物は、エチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、ジエチレングリコールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,3−ジオキサン、プロピレンオキシド等が挙げられ、特にエチレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,4−ブタンジオールホルマール又はジエチレングリコールホルマールからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含む、請求項7に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  9. 前記(A23)多官能グリシジルエーテル化合物は、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、グリセロールトリグリシジルエーテル又はペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテルからなる群から選ばれる1種以上の化合物を含む、請求項7又は8に記載のポリアセタール樹脂組成物。
  10. 前記(C)三官能イソシアネート化合物は、4,4’−メチレンビスフェニルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート又は2,6−トリレンジイソシアネートの三量体から選ばれる1種以上の化合物を含む、請求項1から9のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物。
  11. 前記(D)ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物は、トリアジン骨格と、ホルムアルデヒドと反応する窒素含有官能基とを有する化合物である、請求項1から10のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物。
  12. (E)Sn、Zn、Pbより選択される少なくとも一以上の金属を含有する有機金属化合物0.05重量%〜1.0重量%をさらに含有する、請求項1から11のいずれかに記載のポリアセタール樹脂組成物。
  13. ポリアセタール樹脂をカールフィッシャー法による含水量が1000ppm以下になるまで乾燥する乾燥工程と、
    前記乾燥が行われた後のポリアセタール樹脂30重量%〜95重量%に、シランカップリング処理されたガラス系無機充填材5重量%〜50重量%と、三官能イソシアネート化合物0.1重量%〜10重量%と、ホルムアルデヒド反応性を有する窒素化合物0.01重量%〜0.5重量%とを混合する混合工程とを含む、ポリアセタール樹脂組成物の製造方法。
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