JP2016222828A - ファン成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のファン成形品は、動的粘弾性測定における、85℃での貯蔵弾性率E1’に対する110℃での貯蔵弾性率E2’の割合(E2’/E1’)が0.90以上であり、110℃での貯蔵弾性率E2’、23℃での比重ρとしたときの比貯蔵弾性率(E2’/ρ)が4,000MPa以上である熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴としている。
【選択図】図1
Description
即ち、高温環境下かつ高速回転状態で運転しても変形が少ないインペラーを含むファンは知られていないのが現状である。
〔1〕動的粘弾性測定における、85℃での貯蔵弾性率E1’に対する110℃での貯蔵弾性率E2’の割合(E2’/E1’)が0.90以上であり、
110℃での貯蔵弾性率E2’、23℃での比重ρとしたときの比貯蔵弾性率(E2’/ρ)が4,000MPa以上である熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする、ファン成形品。
〔2〕上記〔1〕において、上記熱可塑性樹脂組成物の難燃性レベル(UL94準拠。試験片厚み0.75mmで実施)がV−0である、ファン成形品。
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕において、上記熱可塑性樹脂組成物がポリフェニレンエーテル系樹脂組成物である、ファン成形品。
〔4〕上記〔1〕から〔3〕のいずれかにおいて、上記熱可塑性樹脂組成物が、ポリフェニレンエーテル(A)、スチレン系樹脂(B)、及びガラス繊維(C)の合計質量が90質量%以上であって、上記合計質量を100質量%として、ポリフェニレンエーテル(A)45〜75質量%、スチレン系樹脂(B)0〜5質量%、ガラス繊維(C)25〜50質量%を含有するポリフェニレンエーテル系樹脂組成物である、ファン成形品。
〔5〕上記〔1〕から〔4〕のいずれかにおいて、上記熱可塑性樹脂組成物が、さらに有機リン系難燃剤(D)を含有し、ポリフェニレンエーテル(A)、スチレン系樹脂(B)、ガラス繊維(C)及び有機リン系難燃剤(D)の合計質量を100質量%としたときに、有機リン系難燃剤(D)の含有量が5〜20質量%である、ファン成形品。
〔6〕上記〔5〕において、上記有機リン系難燃剤(D)が、上記有機リン系難燃剤(D)の質量を100質量%として、トリフェニルホスフェート及びホスファゼンからなる群から選択される1種以上の化合物を70質量%以上含有する、ファン成形品。
〔7〕上記〔1〕から〔6〕のいずれかにおいて、最大直径が200mm以下である、ファン成形品。
なお、本明細書において、動的粘弾性測定における85℃での貯蔵弾性率E1’を、単に「E1’」と、動的粘弾性測定における110℃での貯蔵弾性率E2’を、単に「E2’」と称する場合がある。本明細書において、E1’、E2’は、後述の〔評価〕の「(1)貯蔵弾性率」に記載の方法で測定される値をいう。
また、本明細書において、110℃での貯蔵弾性率E2’、23℃における比重ρとしたときの比貯蔵弾性率(E2’/ρ)を、「110℃における比貯蔵弾性率」や「E2’/ρ」と称する場合がある。
上記熱可塑性樹脂組成物は、E1’に対するE2’の割合(E2’/E1’)が0.90以上である。E2’/E1’が0.90以上であることによって、使用時の環境温度によるインペラー変形量の温度依存性が少ないファン成形品が得られる。上記E2’/E1’は、好ましくは0.93以上、より好ましくは0.95以上である。
また、上記熱可塑性樹脂組成物の23℃における比重ρは、高温環境下かつ高速回転状態で運転してもインペラーの変形量が一層少ないファン成形品が得られる観点から、1.5以下であることが好ましく、1.4以下であることがより好ましい。
ポリフェニレンエーテル(A)は、下記一般式(1)及び/又は(2)の繰り返し単位を有し、構成単位が一般式(1)又は(2)からなる単独重合体(ホモポリマー)、あるいは一般式(1)及び/又は(2)の構成単位を含む共重合体(コポリマー)であることが好ましい。
なお、重量平均分子量Mw及び数平均分子量Mnは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)測定による、ポリスチレン換算分子量から得られる。
なお、還元粘度は、ウベローデ粘度計を用いて、クロロホルム溶媒、30℃、0.5g/dl溶液で測定することができる。
成形流動性を改良する観点から、上記熱可塑性樹脂組成物には、スチレン系樹脂(B)が含まれていてもよい。
上記スチレン系化合物としては、以下に限定されるものではないが、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、2,4−ジメチルスチレン、モノクロロスチレン、p−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、エチルスチレン等が挙げられ、特に安定した品質の原材料の入手容易性と組成物の特性とのバランスの観点から、スチレンが好ましい。
スチレン系樹脂(B)としては、ファン成形品の機械的物性の観点から、ゴム強化されていないスチレン系樹脂が好ましい。
上記熱可塑性樹脂組成物は、ガラス繊維(C)を含むことが好ましい。ガラス繊維(C)は、上記熱可塑性樹脂組成物において、機械的強度を向上させる目的で配合される。
上記熱可塑性樹脂組成物は、さらに有機リン系難燃剤(D)を含有することが好ましい。ここで有機リン系難燃剤とは、リンを含む有機化合物からなる難燃剤をいい、リンを含む無機化合物からなる難燃剤、及び有機リン酸と金属との塩からなる難燃剤は該当しないものとする。
芳香族リン酸エステルとしては、以下に限定されるものではないが、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、キシレニルジフェニルホスフェート、ジキシレニルフェニルホスフェート、ヒドロキシノンビスフェノールホスフェート、レゾルシノールビスホスフェート、ビスフェノールAビスホスフェート等のトリフェニル置換タイプの芳香族リン酸エステル類が好ましく、中でもトリフェニルホスフェートがより好ましい。
ポリアミド系樹脂(E1)としては、ポリマー主鎖の繰り返し単位中にアミド結合−NH−C(=O)−を有するものであればよく、その種類は特に限定されない。ポリアミド系樹脂は、通常、ジアミンとジカルボン酸の重縮合、ラクタム類の開環重合、アミノカルボン酸の重縮合等によって得ることができるが、ポリアミド系樹脂の製造方法はこれらに限定されず、その他の方法によって得られたポリアミド系樹脂であってもよい。
Mn=21900[η]−7900 (Mnは数平均分子量を表す)
分子鎖末端基総数(eq/g)=2/Mn
末端封止率(%)=[(α−β)/α]×100 (I)
(式中、αは分子鎖の末端基の総数(単位=モル;これは、通常、ポリアミド分子の数の2倍に等しい。)を表し、βは封止されずに残ったカルボキシル基末端及びアミノ基末端の合計数(単位=モル)を表す。)
ハロゲンの含有量は、上記熱可塑性樹脂組成物の全量を100質量%としたとき、質量基準で500ppm以上であることが好ましく、700ppm以上であることがより好ましい。1500ppm未満であることが好ましく、1200ppm未満であることがより好ましい。
ポリフェニレンスルフィド(以下、「PPS」と略記する場合がある。)は、下記一般式(4)で表されるフェニレンスルフィドの繰り返し単位を含む重合体である。ポリフェニレンスルフィド中のこの繰り返し単位の含有量は、50モル%以上であることが好ましく、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることが更により好ましい。
[−Ar−S−] ・・・(4)
(上記一般式(4)中、Sは硫黄原子を表し、Arはアリーレン基を表す。)
なお、溶融粘度は、キャピラリー式のレオメーターによって測定できる。例えば、キャピログラフ(東洋精機製作所社製)を用い、キャピラリー(キャピラリー長=10mm、キャピラリー径=1mm)を用いて、温度300℃、剪断速度100秒-1の条件で測定することができる。
上記熱可塑性樹脂組成物は、機械的物性、難燃性、成形体の表面外観等を著しく低下させない範囲において、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等の安定剤類、着色剤、離型剤等を含んでよい。
上記ガラス繊維(C)以外の無機質充填剤としては、以下に限定されるものではないが、例えば、炭素繊維、マイカ、タルク、ガラスフレーク、ガラスミルドファイバー(ガラス繊維を砕いて粉末状にしたもの)、クロライト等が挙げられる。
上記ガラス繊維(C)以外の無機質充填剤の含有量は、ポリフェニレンエーテル(A)と、スチレン系樹脂(B)と、ガラス繊維(C)と、有機リン系難燃剤(D)との合計質量を100質量%とした場合、剛性、耐久性付与の観点から、0.5質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、また、10質量%以下であることが好ましく、8質量%以下であることがより好ましい。
上記熱可塑性樹脂組成物は、例えば、ポリフェニレンエーテル(A)、ポリフェニレンエーテル(B)、ガラス繊維(C)、有機リン系難燃剤(D)、ポリアミド系樹脂(E1)、ポリフェニレンスルフィド系樹脂(E2)、その他の材料を溶融混練することによって、製造することができる。
二軸押出機としては、例えば、ZSK40MC二軸押出機(独国Werner&Pfleiderer社製、バレル数13、スクリュー径40mm、L/D=50;ニーディングディスクL(Left−handed):2個、ニーディングディスクR(Right−handed):6個、及びニーディングディスクN(Neutral):4個を有するスクリューパターン)が挙げられ、これを用いて、シリンダー温度270〜330℃、スクリュー回転数150〜450rpm、押出レート40〜220kg/hの条件で溶融混練することができる。また、二軸押出機としては、例えば、TEM58SS二軸押出機(東芝機械社製、バレル数13、スクリュー径58mm、L/D=53;ニーディングディスクL:2個、ニーディングディスクR:14個、及びニーディングディスクN:2個を有するスクリューパターン)が挙げられ、これを用いて、シリンダー温度270〜330℃、スクリュー回転数150〜500rpm、押出レート200〜600kg/hの条件で溶融混練することもできる。
ここで、上記L/Dの「L」は、押出機の「スクリューバレル長さ」であり、上記「D」は「スクリューバレルの直径」である。
二軸押出機のスクリュー径は、25〜90mmとすることが好ましく、40〜70mmとすることがより好ましい。
本実施形態のファン成形品は、上記熱可塑性樹脂組成物を成形することによって得ることができる。成形方法としては、例えば、圧縮成形、射出成形、カレンダー成形、押出成形、中空成形、インフレーション成形、熱成形、ブロー成形等の方法が挙げられる。
−ポリフェニレンエーテル(A)−
PPE−1:還元粘度η(クロロホルム溶媒を用いて30℃で測定)0.52dl/gのポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル
PPE−2:還元粘度η(クロロホルム溶媒を用いて30℃で測定)0.40dl/gのポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル
PPE−3:還元粘度η(クロロホルム溶媒を用いて30℃で測定)0.31dl/gのポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレン)エーテル
−ポリスチレン(B)−
GPPS−1:ゼネラルパーパスポリスチレン(商品名:スタイロン660(登録商標)、米国ダウケミカル社製)
−ガラス繊維(C)−
GF−1:アミノシラン化合物で表面処理された平均繊維径10μm、繊維カット長3mmのガラス繊維(商品名:EC10 3MM 910(登録商標)、NSGヴェトロテックス社製)
GF−2:アミノシラン化合物で表面処理された平均繊維径13μm、繊維カット長3mmのガラス繊維(商品名:ECS03T−249(登録商標)、日本電気硝子社製)
−有機リン系難燃剤(D)−
FR−1:トリフェニルホスフェート(芳香族リン酸エステル系難燃剤、商品名:TPP(登録商標)、大八化学社製)
FR−2:ビスフェノールAビスジフェニルホスフェート(芳香族リン酸エステル系難燃剤、商品名:CR−741(登録商標)、大八化学社製)
FR−3:ホスホニトリル酸フェニルエステル(ホスファゼン系難燃剤、商品名:ラビトル(登録商標)FP−110、伏見製薬所社製)
−ポリアミド系樹脂(E1)−
PA9T−1:ポリアミド(特開2000−212433号公報の実施例に記載の方法に従い、ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を3272.96g(19.7モル)、ジアミン成分として1,9−ノナンジアミン2532.64g(16.0モル)および2−メチル−1,8−オクタンジアミン633.16g(4.0モル)、末端封止剤として安息香酸73.26g(0.60モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物6.5g(原料に対して0.1質量%)および蒸留水6リットルを内容積20リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。100℃で30分間撹拌し、2時間かけて内部温度を210℃に昇温した。この時、オートクレーブは22kg/cm2まで昇圧した。そのまま1時間反応を続けた後230℃に昇温し、その後2時間、230℃に温度を保ち、水蒸気を徐々に抜いて圧力を22kg/cm2に保ちながら反応させた。次に、30分かけて圧力を10kg/cm2まで下げ、更に1時間反応させて、極限粘度[η]が0.25dl/gのプレポリマーを得た。これを、100℃、減圧下で12時間乾燥し、2mm以下の大きさまで粉砕した。これを230℃、0.1mmHg下にて、10時間固相重合し、ポリアミドの粒状ポリマーを得た。得られた粒状ポリマーをシリンダー温度330℃に設定した二軸押出機を用いてペレット状のPA9T−1を得た。融点:304℃、極限粘度[η]:1.20dl/g、末端封止率:90%、末端アミノ基濃度:10μmol/g、末端カルボキシル基:60μmol/g、リン元素含有量:300ppm)
−ポリフェニレンスルフィド系樹脂(E2)−
PPS−1:ポリフェニレンスルフィド(DSP(登録商標)K−2G、ディーアイシーEP株式会社製)
−その他材料−
PBT−1:ポリブチレンテレフタレート(ジュラネックスPBT(登録商標)2002、ウィンテックポリマー株式会社製)
FR−4:ジアルキルホスフィン酸アルミニウム(ホスフィン酸金属塩系難燃剤、商品名:エクソリットOP1230(登録商標)、クラリアントジャパン社製)
FR−5:臭素化ポリスチレン(臭素系難燃剤、商品名:SAYTEX(登録商標)HP−7010、アルベマール日本製)
相溶化剤−1:グリシジルメタクリレートを5重量%含有するスチレン−グリシジルメタクリレート共重合体(重量平均分子量110,000)
相溶化剤−2:商品名:CRYSTAL MAN AB(登録商標)、日本油脂株式会社製
三酸化アンチモン:商品名:PATOX−M(登録商標)、日本精鉱株式会社製
マイカ:商品名:C−1001F(登録商標)、レプコ社製
(1)貯蔵弾性率
1.測定サンプル作製
実施例及び比較例で製造したファン成形品のインペラー部分をカットし、熱プレスにて長さ50mm、幅10mm、厚み4mmの試験片を作製した。
2.測定
動的粘弾性測定装置(商品名「イプレクサー500N」、アイティーエスジャパン株式会社製)を用いて、下記条件にて、85℃における貯蔵弾性率及び110℃における貯蔵弾性率を測定した
測定モード 引張り
測定周波数 10Hz
昇温速度 3℃/分
温度範囲 −100℃〜300℃
静的負荷歪み 0.5%(荷重Limit 140N)
動的負荷歪み 0.3%(荷重Limit 120N)
機器名 イプレクサー 500N
0.75mm厚みの短冊状の成形片を用いて、難燃性試験規格UL94に基づいて難燃レベルを判定した。
図5に示すように、送風定温恒温器(DKM600型、ヤマト科学株式会社製)内の、アルミ製ケース3内(断熱ケース内)に設置したDCブラシレスモーター2(BMS−4020、ナカニシ製)に、回転軸を介して接続した評価用ファン成形品1をセットして回転試験を実施した。
まず温度25℃の状態で回転数1,000rpmにてファン成形品1を回転させて、ファン最外部と実際の製品を模した内径φ120mmのアルミ製ケース3との隙間長さをレーザーセンサー(キーエンス製IB−10)にて連続して測定し、数値が安定したところでアルミ製ケース3との隙間長さ(L1(mm))を求めた。
次に恒温器の温度を85℃に設定し、温度が安定したところでファン成形品1の回転数を7,000rpmにセットし、ファン最外部と実際の製品を模した内径φ120mmのアルミ製ケース3との隙間長さをレーザーセンサー(投光器4、受光器5)にて連続して測定し、数値が安定したところでアルミ製ケースとの隙間長さ(L2(mm))を求めた。
ファンの変形量は次式にて求めた。
「ファン変形量:85℃×7,000rpm(mm)」=L2−L1
温度110℃、回転数7,000rpmでのファン変形量についても同様の方法で求めた。
磁器るつぼ(内径φ38mm、高さ110mm)に表1記載のペレット状の熱可塑性樹脂組成物を詰め、ペレット中に幅20mm、長さ40mm、厚み3mmのサイズに切削した炭素鋼S55C片を埋め込んだ。樹脂ペレットと炭素鋼片の入った磁器るつぼを330℃の電気炉に5時間静置し、取り出した後デシケーターにて常温まで冷却した。冷却後、樹脂材料内より炭素鋼片を取り出して表面の腐食有無を目視にて確認し、腐食が見られなかった場合を「無」、腐食が見られた場合を「有」と評価した。
(PPE−1)34質量部と、(FR−1)/(PPE−1)=1/3の比率で予めヘンシェルミキサーで撹拌混合(回転数600rpm、撹拌時間1min、内温23−25℃)して得たブレンド物36質量部とを、二軸押出機(商品名:ZSK40MC、Werner&Pfleiderer社製、バレル数13、スクリュー径40mm、ニーディングディスクL:2個、ニーディングディスクR:6個、ニーディングディスクN:4個を有するスクリューパターン)の最上流部(トップフィード)から供給し、途中のバレル8から(GF−1)30質量部をサイドフィードして、シリンダー温度300℃、スクリュー回転数250rpm、押出レート100kg/hで溶融混練して熱可塑性樹脂組成物を得た。
熱可塑性樹脂組成物の23℃での比重ρは、ISO1183に準拠して測定した。
上記金型及び射出成形機(商品名:EC100SX、東芝機械株式会社製)を用いて、表1記載の温度条件で上記熱可塑性樹脂組成物を成形し、ファン成形品を得た。
なお、比較例3(PPS材)では、成形後に150℃オーブン中に3時間静置しアニール処理した。
熱可塑性樹脂組成物の組成を表1に記載の組成とし、成形温度を表1に記載の温度とした以外は、実施例1と同様にしてファン成形品を得た。
2 DCブラシレスモーター
3 アルミ製ケース
4 レーザーセンサー投光器
5 レーザーセンサー受光器
Claims (7)
- 動的粘弾性測定における、85℃での貯蔵弾性率E1’に対する110℃での貯蔵弾性率E2’の割合(E2’/E1’)が0.90以上であり、
110℃での貯蔵弾性率E2’、23℃での比重ρとしたときの比貯蔵弾性率(E2’/ρ)が4,000MPa以上である熱可塑性樹脂組成物からなることを特徴とする、ファン成形品。 - 前記熱可塑性樹脂組成物の難燃性レベル(UL94準拠。試験片厚み0.75mmで実施。)がV−0である、請求項1に記載のファン成形品。
- 前記熱可塑性樹脂組成物がポリフェニレンエーテル系樹脂組成物である、請求項1又は2に記載のファン成形品。
- 前記熱可塑性樹脂組成物が、ポリフェニレンエーテル(A)、スチレン系樹脂(B)、及びガラス繊維(C)の合計質量が90質量%以上であって、前記合計質量を100質量%として、ポリフェニレンエーテル(A)45〜75質量%、スチレン系樹脂(B)0〜5質量%、ガラス繊維(C)25〜50質量%を含有するポリフェニレンエーテル系樹脂組成物である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のファン成形品。
- 前記熱可塑性樹脂組成物が、さらに有機リン系難燃剤(D)を含有し、ポリフェニレンエーテル(A)、スチレン系樹脂(B)、ガラス繊維(C)及び有機リン系難燃剤(D)の合計質量を100質量%としたときに、有機リン系難燃剤(D)の含有量が5〜20質量%である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のファン成形品。
- 前記有機リン系難燃剤(D)が、前記有機リン系難燃剤(D)の質量を100質量%として、トリフェニルホスフェート及びホスファゼンからなる群から選択される1種以上の化合物を70質量%以上含有する、請求項5に記載のファン成形品。
- 最大直径が200mm以下である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のファン成形品。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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