JP2015067782A

JP2015067782A - エンジニアリングプラスチック組成物及び製造方法

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Publication number: JP2015067782A
Application number: JP2013204941A
Authority: JP
Inventors: 勝田　耕司; Koji Katsuta; 耕司勝田; 海老沢　徹也; Tetsuya Ebisawa; 徹也海老沢; 直行佐潟; Naoyuki Sagata
Original assignee: KATSUTA KAKO KK
Current assignee: KATSUTA KAKO KK
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-13
Anticipated expiration: 2033-09-30
Also published as: JP5905429B2

Abstract

【課題】
成型時において優れた離型性を有し、成型品の外観が良好となるエンジニアリングプラスチック組成物を提供する。
【解決手段】
エンジニアリングプラスチック１００重量部に対して、（Ａ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸１種以上と３価以上の多価アルコールを脱水縮合して得られるポリオール１種以上からなるエステル化合物１０〜９０重量％と、（Ｂ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ土類金属石鹸１０〜９０重量％を溶融混合又は溶融反応して得られる化合物を０．０１〜１０重量部添加して得られるエンジニアリングプラスチック組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、エンジニアリングプラスチックに添加することによって金型からの離型性がよく、しかも金型汚染することなく、外観が良好な成形品を得ることができるエンジニアリングプラスチック用滑剤を用いたエンジニアリングプラスチック組成物に関するものである。

エンジニアリングプラスチックは、耐熱性、機械的物性に優れるため自動車部品、電気・電子部品、機械部品、建築部品等として様々な分野で広く使用されている。しかし、その成形性は決して満足できるものではなく、例えばポリアミド樹脂を射出成型機にて成型した場合、成型品を金型から突き出す時に金属と製品の密着が高い事から白化、割れ等の製品欠陥を起こす事が挙げられており、成形性を改良するために樹脂の流動性が良好であって金型からの離型性が優れたエンジニアリングプラスチック組成物が要望されている。

成形性を改良する方法として、ポリアミド樹脂等のエンジニアリングプラスチックに高級脂肪酸、脂肪族アルコール、脂肪酸アマイド、脂肪酸エステルおよび脂肪族カルボン酸塩等の滑剤、離型剤を使用し樹脂の流動性や金型からの離型性の改良を行う方法があるが、いずれも限界があり、さらに改良することが要求されている。

これらの問題を改善する目的で古くから滑剤、離型剤としてモンタン酸エステルに代表される脂肪族カルボン酸誘導体を用いる方法がある。また、さらなる改良方法として脂肪族カルボン酸誘導体に脂肪族カルボン酸塩又は脂肪族アマイドを併用する方法（特開昭５２−４２５４９号公報や特開昭５８−１５７８５５号公報）等が提案されている。具体的例とされる滑剤としてはヘキストジャパン社製品「ヘキストワックスＥ」や「ヘキストワックスＯＰ」等の脂肪族カルボン酸誘導体であるモンタン酸ジオールエステル化合物が、多くのエンジニアリングプラスチックにて広く使用されている。

ところが、近年経済性の面から生産性の向上が要望され、射出成形サイクルの短縮化がはかられるようになっていることや、製品の機能性を高める為に成形品の形状が複雑になっていることにより、樹脂の流動性を良くするために高温での成形加工が求められるようになった。しかし、これらの公知の滑剤では熱安定性不足により、分解して発生したガスの影響で金型面を汚し、製品の外観不良や物性不良を発生させる原因となったりしていた。

特開昭５２−４２５４９号公報特開昭５８−１５７８５５号公報

本発明は、かかる状況を解決するために、良好な樹脂の流動性を有しつつも、加工の際に発生するガス量が少なく、離型性に優れたエンジニアリングプラスチック用滑剤及びそれを用いたエンジニアリングプラスチック組成物を開発することにある。

本発明者らは、上記問題を解決するために鋭意検討を行った結果、脂肪族モノカルボン酸とポリオールのエステル化合物と脂肪族モノカルボン酸の金属塩を溶融混合又は溶融反応する事により得られる化合物をエンジニアリングプラスチック用滑剤として用いることにより、良好な樹脂の流動性を有しつつも、加工の際に発生するガス量が少なく、金型汚染による製品の外観不良に優れ、かつ離型性に優れたエンジニアリングプラスチック組成物が得られることを見出して本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は（Ａ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸１種以上と３価以上の多価アルコールを脱水縮合して得られるポリオール１種以上からなるエステル化合物１０〜９０重量％と、（Ｂ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ土類金属石鹸１０〜９０重量％を溶融混合又は溶融反応して得られる化合物を０．０１〜１０重量部、さらに好ましくは０．０５〜３．０重量部を含有させたことを特徴とするエンジニアプラスチック組成物、及びその製造方法を提供するものである。

以下、本発明の構成をさらに具体的に説明する。

本発明でいうエンジニアリングプラスチックは、例えば、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等が挙げられる。特にポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂が挙げられる。

また本発明は、上記のエンジニアリングプラスチックを単独で用いる場合に限定されず、例えば最終製品の特性によって要求される樹脂物性に応じて、２種以上、更には、これら以外のポリマーとの混合物であってもよい。

本発明でいうポリアミド樹脂とは、分子中にアミド結合を有する線状高分子材料をいい、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６等が挙げられる。

本発明でいうポリカーボネート樹脂とは、分子中にカーボネート基（−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−）を有する高分子材料をいう。ポリカーボネートは、例えば、ジオールとホスゲンとの重縮合やジオールとジアルキルカーボネート又はジアリールカーボネートとの重縮合によって製造できる。ジオールとしては脂肪族系でも芳香族系でもモノマーとして使用される。芳香族系ジオールとしては、２，２−ビス（４−ヒドロキシフェニル）プロパン（いわゆるビスフェノールＡ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）スルホン（いわゆるビスフェノールＳ）、ビス（４−ヒドロキシフェニル）メタン（いわゆるビスフェノールＦ）等が例示される。

本発明でいう変性ポリフェニレンオキサイド樹脂とは、ポリフェニレンオキサイドと他の熱可塑性又は熱硬化性樹脂とのポリマーアロイをいう。ポリフェニレンオキサイドとしては、ポリ（オキシ−２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）が例示される。変性剤の熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、アクリロニトニル−ブタジエン−スチレン３元共重合体、ポリアミド等が例示される。ポリスチレンとしてはエラストマー変性ポリスチレン（いわゆる耐衝撃性ポリスチレン）がポリフェニレンオキサイドの好適な変性剤として例示される。

本発明で使用される（Ａ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸１種以上と３価以上の多価アルコールを脱水縮合して得られるポリオール１種以上からなるエステル化合物とは、ジグリセリンステアリン酸エステル、ジグリセリンベヘン酸エステル、ジグリセリンモンタン酸エステル、テトラグリセリンステアリン酸エステル、ジペンタエリスリトールステアリン酸エステル、ジペンタエリスリトールベヘン酸エステル、ジペンタエリスリトールモンタン酸エステル、などが挙げられ、さらに部分ケン化物などを使用することができる。

本発明で使用される（Ｂ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ土類金属石鹸とは、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸、リグノリン酸、セロチン酸、モンタン酸等のカルシウム石鹸、マグネシウム石鹸、バリウム石鹸等が挙げられるが、特にはカルシウム石鹸が好ましい。

本発明で使用される（Ａ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸１種以上と３価以上の多価アルコールを脱水縮合して得られるポリオール１種以上からなるエステル化合物１０〜９０重量％と、（Ｂ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ土類金属石鹸１０〜９０％を溶融混合して得られる化合物は１５０度以上の温度で溶融混合したものが好ましい。

本発明の樹脂組成物には前記成分以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、高分子材料に一般に用いられている各種添加剤、例えば安定剤、顔染料、離型剤、滑剤、核剤、耐候性改良などを配合することができる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。実施例および比較例に使用した配合および特性の評価方法を以下に示す。

試料１：エステル化合物としてエステル化度９５％のジグリセリンベヘン酸エステル７０ｇを攪拌しながら加温し、溶融させる。溶融後、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属石鹸としてベヘン酸カルシウムを３０ｇ投入し、混合攪拌しながら加熱し、１８０℃まで上げる。その後、冷却固化させ粉砕を行い、試料１を作成した。

試料２：エステル化合物としてエステル化度９５％のジグリセリンベヘン酸エステル５０ｇを攪拌しながら加温し、溶融させる。溶融後、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属石鹸としてベヘン酸カルシウムを５０ｇ投入し、混合攪拌しながら加熱し、１８０℃まで上げる。その後、冷却固化させ粉砕を行い、試料２を作成した。

試料３：エステル化合物としてエステル化度９５％のジグリセリンベヘン酸エステル３０ｇを攪拌しながら加温し、溶融させる。溶融後、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属石鹸としてベヘン酸カルシウムを７０ｇ投入し、混合攪拌しながら加熱し、１９０℃まで上げる。その後、冷却固化させ粉砕を行い、試料３を作成した。

試料４：エステル化合物としてエステル化度７０％のジグリセリンベヘン酸エステル７０ｇを攪拌しながら加温し、溶融させる。溶融後、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属石鹸としてベヘン酸カルシウムを３０ｇ投入し、混合攪拌しながら加熱し、１８０℃まで上げる。その後、冷却固化させ粉砕を行い、試料４を作成した。

試料５：エステル化合物として、エステル化度９５％のジグリセリンベヘン酸エステル７０ｇを攪拌しながら加熱し溶融させる。溶融後、ベヘン酸を２８．２ｇ、水酸化マグネシウムを４．８ｇ添加し、溶融反応を行い、ジグリセリンベヘン酸エステル中でベヘン酸マグネシウムを作成する。その後、１６０℃まで温度を上げ、冷却固化させ粉砕を行い、ジグリセリンベヘン酸エステル７０％、ベヘン酸マグネシウム３０％である試料５を作成した。

試料６：エステル化合物として、エステル化度９５％のジペンタエリスリトールベヘン酸エステル７０ｇを攪拌しながら加熱し溶融させる。溶融後、ベヘン酸を２７．０ｇ、水酸化カルシウムを５．９ｇ添加し、溶融反応を行い、ジペンタエリスリトールベヘン酸エステル中でベヘン酸カルシウムを作成する。その後、１７０℃まで温度を上げ、冷却固化させ粉砕を行い、ジペンタエリスリトールベヘン酸エステル７０％、ベヘン酸カルシウム３０％である試料６を作成した。

試料７：エステル化合物として、エステル化度９５％のジペンタエリスリトールステアリン酸エステル７０ｇを攪拌しながら加熱し溶融させる。溶融後、ベヘン酸を２７．０ｇ、水酸化カルシウムを５．９ｇ添加し、溶融反応を行い、ジペンタエリスリトールステアリン酸エステル中でベヘン酸カルシウムを作成する。その後、１７０℃まで温度を上げ、冷却固化させ粉砕を行い、ジペンタエリスリトールステアリン酸エステル７０％、ベヘン酸カルシウム３０％である試料７を作成した。

試料８：エステル化合物としてエステル化度９５％のジグリセリンベヘン酸エステル７０ｇを攪拌しながら加温し、溶融させる。溶融後、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属石鹸としてステアリン酸カルシウムを３０ｇ投入し、混合攪拌しながら加熱し、１６０℃まで上げる。その後、冷却固化させ粉砕を行い、試料８を作成した。

試料９：ベヘン酸カルシウム

試料１０：ジグリセリンベヘン酸エステル（エステル化度９５％）

試料１１：試料１のジグリセリンベヘン酸エステルを５ｇ、ベヘン酸カルシウムを９５ｇに変更した以外は同様な方法で試料１１を作成した。

試料１２：試料１のジグリセリンベヘン酸エステルを９５ｇ、ベヘン酸カルシウムを５ｇに変更した以外は同様な方法で試料１２を作成した。

試料１３：エステル化合物としてエステル化度９５％のジグリセリンベヘン酸エステル粉末７０ｇ、脂肪族カルボン酸のアルカリ土類金属石鹸としてベヘン酸カルシウム粉末を３０ｇ、混合攪拌を行い、試料１３を作成した。

試料１４：試料１のベヘン酸カルシウムをラウリン酸カルシウムに変更した以外は同様な方法で、試料１４を作成した。

試料１５：試料１のジグリセリンベヘン酸エステルを２−ブタノールベヘン酸エステル、ベヘン酸カルシウムをモンタン酸カルシウムに変更した以外は同様な方法で試料１５を作成した。

試料１６ WAX OP：１，３ブタノールモンタン酸エステルとモンタン酸カルシウムの混合物（Clariant製）

[実施例１〜８、比較例１〜８]
表１、表２のように配合処方を変更し、シリンダー温度２６０℃に設定したスクリュー径１５ｍｍφの2軸押出機で溶融混練を行った。

ダイスから吐出されたストランドを冷却バス内で冷却した後、ストランドカッターにてペレット化した。得られた各ペレットを、１３０℃の熱風乾燥機で３時間以上乾燥した後、以下の評価を行った。

評価１離型抵抗：射出一次圧８００ｋｇｆ／ｃ、射出速度５０ｍｍ／ｓ、保圧時間5秒、成形温度２４０℃、金型温度８０℃、冷却時間20秒とし、抜きテーパーのついていない８０ｍｍ角、厚さ２ｍｍの短冊格子状成形品を成形して、離型する時の離型抵抗を測定した。この数字が小さいほど、離型性が良い。結果を表１、表２に示した。

評価２金型汚染試験：射出一次圧５００ｋｇｆ／ｃｍ２、射出速度２０ｍｍ／ｓ、保圧０ｋｇｆ／ｃｍ２、射出時間３秒、成形温度２７０℃、金型温度１３０℃、冷却時間８秒とし、１．５φインチの円板をショートショットで連続３００ショット成形し、成形後の金型表面を肉眼で観察した。金型汚染がほとんどない場合○、金型汚染がある場合△、金型汚染の程度が著しい場合を×と評価した。結果を表１、表２に示した。

表１、表２に示した試験の結果から明らかなように、本発明のエンジニアリングプラスチック組成物は金型からの離型抵抗が小さく、極めて離型性に優れており、また、金型を汚染することも無い。したがって、本発明のエンジニアリングプラスチック組成物は小型の成型品あるいは機能性の高い構造が複雑な成型品の製造に極めて有用である。

Claims

エンジニアリングプラスチック１００重量部に対して、（Ａ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸１種以上と３価以上の多価アルコールを脱水縮合して得られるポリオール１種以上からなるエステル化合物１０〜９０重量％と、（Ｂ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ土類金属石鹸１０〜９０重量％を溶融混合又は溶融反応して得られる化合物を０．０１〜１０重量部添加してなることを特徴とするエンジニアリングプラスチック組成物。
（A）のエステル化合物のエステル化度が８０％以上である請求項１に記載のエンジニアリングプラスチック組成物。
アルカリ土類金属石鹸に使用されるアルカリ土類金属がカルシウムである請求項１または請求項２に記載のエンジニアリングプラスチック組成物。
エンジニアリングプラスチックが、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載のエンジニアリングプラスチック組成物。
（Ａ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸１種以上と３価以上の多価アルコールを脱水縮合して得られるポリオール１種以上からなるエステル化合物１０〜９０重量％と、（Ｂ）炭素数１８〜２８の脂肪族モノカルボン酸のアルカリ土類金属石鹸１０〜９０重量％を１５０℃以上に加熱して溶融混合又は溶融反応して得た化合物の０．０１〜１０重量部をエンジニアリングプラスチック１００重量部に添加し均一に混合することを特徴とするエンジニアリングプラスチック組成物。