以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について、詳細に説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定されるものではない。本発明は、その要旨の範囲内で種々変形して実施できる。
〔ポリアセタール樹脂成形品〕
本実施形態のポリアセタール樹脂成形品(以下、単に「成形品」ともいう。)は、ポリアセタール樹脂と、該ポリアセタール樹脂100質量部に対して、0.2質量部以上10質量部以下の光輝材とを含むポリアセタール樹脂組成物を含み、溶融状態の前記ポリアセタール樹脂組成物が金型キャビティに充填される際に複数方向からのポリアセタール樹脂の合流部分を有し、該合流部分に発生する溝状の外観不良の深さのうち少なくとも一部の深さが、4μm以下である成形品である。
ここで、ポリアセタール樹脂組成物が金型キャビティに充填される際に複数方向からのポリアセタール樹脂の合流部分とは「ウェルド部」または単に「ウェルド」とも呼ばれ、外観不良の原因となるものである。合流部分に発生する溝状の外観不良の深さを測定する方法は、限定されるものではないが、例えば、表面粗さ計((株)東京精密社製、「サーフコム575A」)にて測定することができる。
上記合流部分とは、均一に溶融状態のポリアセタール樹脂組成物の流動が進行せず、充填工程の途中に流動方向が変わった部分や、最終的に樹脂が合流することにより充填が完了する箇所等に発生する樹脂の合流部分であり、具体的には、例えば、成形品に開口部があることによる樹脂の合流部分、開口部のない成形品であっても成形品の肉厚分布に差があることによる樹脂の合流部分等が挙げられる。
光輝材を含む樹脂による成形品であって、樹脂の合流部分が存在する成形品では、その合流部分に黒色、線状の外観不良が発生することが多い。上記外観不良はポリアセタール樹脂に限らず、光輝材を含む多くの樹脂に多くみられる現象である。また、樹脂が合流した箇所の表層には微細な溝が形成されることが多く、これもまた外観不良とされる他、強度も他の部分と比べて弱いため、破壊の起点となる可能性が潜在化する箇所といえる。
本実施形態のポリアセタール樹脂成形品は、樹脂の合流部分の表層に発生する溝の深さが4μm以下であることにより、その合流部分における黒色、線状の外観不良が発生しない。
本実施形態の成形品における、樹脂の合流部分の表層に発生する溝の深さを4μm以下にする方法は、限定されるものではないが、例えば、ポリアセタール樹脂成形品を射出成形により成形する方法が挙げられる。具体的には、本実施形態の成形品は、金型キャビティに溶融状態のポリアセタール樹脂組成物を充填することにより得ることができる。
金型内に充填されたポリアセタール樹脂組成物の冷却が進行する前にかかる樹脂組成物が合流することでその合流部分に発生しうる溝深さが小さくなる傾向にあることから、上記金型は、100℃以上に温度調節された金型であり、110℃以上に温度調節された金型であることがより好ましい。
また、成形する工程内で金型を加温する工程と冷却する工程とを有する成形方法、例えば、溶融状態のポリアセタール樹脂組成物を金型に充填するときは、金型温度を100℃以上に保ち、ポリアセタール樹脂組成物の充填完了又は任意のタイミングにより金型温度を80℃程度まで低下させるヒート&クール成形を用いることも、金型内に充填された樹脂の冷却が進行する前に樹脂の流動が合流することで合流部分に溝の深さが浅くなる傾向にあるため、樹脂の合流部分の表層に発生する溝の深さを4μm以下にする方法として好ましい。
また、ポリアセタール樹脂成形品における一部又は全体の像鮮明度は、ポリアセタール樹脂成形品が良好な外観を発現する他、耐キズ付き性と耐薬品性とを向上することができることから、20%以上であり、25%以上であることが好ましく、30%以上であることがさらに好ましい。
ポリアセタール樹脂成形品の一部又は全体の像鮮明度を20%以上にする方法は、特に限定されるものではないが、ポリアセタール樹脂成形品を射出成形により成形する方法が挙げられる。具体的には、本実施形態の成形品は、金型キャビティに溶融状態のポリアセタール樹脂組成物を充填することにより得ることができる。
成形品の非晶部分が薄くなる傾向にあり、像鮮明度が向上するだけでなく、耐キズ付き性と耐薬品性とが向上する傾向にあることから、金型は、100℃以上に温度調節された金型であり、110℃以上に温度調節された金型が好ましい。
また、成形する工程内で金型を加温する工程と冷却する工程とを有する成形方法、例えば、溶融状態のポリアセタール樹脂組成物を金型に充填するときは、金型温度を100℃以上に保ち、ポリアセタール樹脂組成物の充填完了又は任意のタイミングにより金型温度を80℃程度まで低下させるヒート&クール成形を用いることも、ポリアセタール樹脂成形品の一部又は全体の像鮮明度を20%以上にするための方法として有効である。
なお、従来技術では、ポリアセタール樹脂を射出成形する際の金型温度は、成形サイクルが適当な長さであること、成形後の寸法変化、収縮率が許容できる範囲であることから、60〜80℃の範囲であることが一般的である。
像鮮明度とは、日本工業規格(JIS K 7374)に規定された「プラスチック−像鮮明度の求め方」により測定された値を指すものであり、プラスチックを透過して見える物体の像、又はプラスチックの表面で反射して見える物体の像が、どの程度鮮明にゆがみなく見えるかの度合、指標である。本実施形態においては、入射角60°の入射光が試験片から反射する光量を移動する光学くしを通して測定し、計算によって求めるものであり、試験片からの反射光の光線軸に直交する光学くしを移動させて、光学軸上にくしの透過部分があるときの光量(M)と、くしの遮光部分があるときの光量(m)とを求め、両者の差(M−m)と和(M+m)との比率(%)として求められるものであり、下記式により求められるものである。
像鮮明度(%)=(M−m)÷(M+m)×100
本実施形態における像鮮明度は、スガ試験機株式会社製「写像性測定器“ICM−1T”」を用いて、成形品に反射した光量について、光学くしの幅を1.0mmとしたときの測定値とする。
本実施形態の成形品は、JIS−K5400における鉛筆硬度は、H以上であることが好ましく、2H以上であることがより好ましい。上記鉛筆硬度をH以上である成形品を得るためには、ポリアセタール樹脂成形品の表層に存在する非晶層の厚さを薄くすればよい。上記鉛筆硬度は、後述する実施例に記載の方法により測定される。
本実施形態の成形品における、35質量%塩酸(総量が100質量%の希塩酸)に1時間接触させた後の腐食痕の最大深さは、150μm以下であることが好ましく、120μm以下であることがより好ましく、100μm以下であることがさらに好ましい。上記腐食痕の最大深さが150μm以下である成形品を得るためには、ポリアセタール樹脂成形品の表層に存在する非晶層の厚さを薄くすればよい。上記腐食痕の最大深さは、後述する実施例に記載の方法により測定される。
(ポリアセタール樹脂組成物)
本実施形態におけるポリアセタール樹脂組成物(以下、単に「組成物」ともいう。)は、ポリアセタール樹脂と、光輝材とを含む。また、本実施形態のポリアセタール樹脂組成物には、ヒンダードアミン系物質やホルムアルデヒド抑制剤をさらに含むことが好ましく、また、ポリアルキレングリコールやヒドラジド化合物、着色剤等の添加物をさらに含むことも好ましい。本実施形態のポリアセタール樹脂成形品は、本実施形態のポリアセタール樹脂組成物を成形することにより得られる。
(ポリアセタール樹脂)
ポリアセタール樹脂は、ポリアセタール・ホモポリマー(以下、単に「ホモポリマー」ともいう。)、及びポリアセタール・コポリマー(以下、単に「コポリマー」ともいう。)の2種類に大別され、成形品が製品として使用される環境、求められる性能等に応じて、適宜この2種類から選択され、ホモポリマー及びコポリマーを併用してもよい。
ポリアセタール樹脂の流動性は、特に限定されるものではなく、使用される成形品への要求性能、成形性により調整されるものである。上記流動性は、メルトフローレート(以下、「MFR」ともいう。)の値として、好ましくは、9.0g/10分前後である。メルトフローレートの測定方法としては、ISO規格1133条件Dに準拠して測定されるものであり、例えば、測定温度190℃、荷重2.16kg条件での測定値である。
ポリアセタール樹脂は、製品肉厚が薄い製品や、ゲートから流動末端までの流動長の長い製品、要求される寸法精度が高い製品では流動性の高いポリマーを選択することが好ましく、断続的、連続的に荷重がかかる製品では高粘度のポリマーを選択することが好ましい。
本実施形態におけるポリアセタール樹脂は、ポリアセタール・ホモポリマーであることにより、成形品としたときに高い衝撃性、耐久性を維持することができるため好ましい。本実施形態のポリアセタール・ホモポリマーは、以下に示す重合工程により得ることができる。
ポリアセタール・ホモポリマーは、公知のスラリー重合法(例えば、特公昭47−6420号公報や特公昭47−10059号公報参照)により得ることができる。具体的には、原料であるモノマーを、連鎖移動剤の存在下又は非存在下、及び、重合触媒の存在下、又は非存在下、重合することにより、末端が安定化されていないポリアセタール・ホモポリマーである、粗ポリアセタールを得ることができる。
ポリアセタール・ホモポリマーの原料であるモノマーとしては、ホルムアルデヒドを好適に挙げることができる。かかるホルムアルデヒドは、特に限定されないが、安定した分子量の樹脂を継続的に得るために、精製され、不純物濃度が低く、安定したホルムアルデヒドガスであることが好ましい。ホルムアルデヒドの精製方法は、公知の方法(例えば、特公平5−32374号公報、特表2001−521916号公報参照)を用いることができる。上記不純物としては、重合反応中の重合停止又は連鎖移動作用を有する、水、メタノール、ギ酸等が挙げられ、これらの不純物が過大に存在しないようにすることで、予期せぬ連鎖移動反応により目的の分子量物が得られなくなることを抑制できる傾向にある。水の含有量は、100質量ppm以下であることが好ましく、50質量ppm以下であることがより好ましい。
ポリアセタール・ホモポリマーの重合工程においては、連鎖移動剤を用いることが好ましく、かかる連鎖移動剤としては、特に限定されないが、例えば、アルコール類、及び酸無水物(例えば、無水酢酸)が挙げられる。また、ブロック・ポリマーや分岐ポリマーのポリアセタール・ホモポリマーを得るために、連鎖移動剤として、例えば、ポリオール、ポリエーテル・ポリオール、及びポリエーテル・ポリオール・アルキレンオキサイドも挙げられる。これら連鎖移動剤は、1種単独で使用してもよく、2種類以上を併用してもよい。
連鎖移動剤は、ポリアセタール・ホモポリマーの原料であるモノマーと同様に、不純物を極力含まないことが好ましい。水の含有量は、2,000質量ppm以下であることが好ましく、1,000質量ppm以下であることがより好ましい。不純物の少ない連鎖移動剤を得る方法としては、例えば、入手した連鎖移動剤の水分含有量が規定値を超えている場合に、乾燥窒素でバブリングした後、活性炭やゼオライト等の吸着剤を用いて不純物を除去し、精製することにより、目的の水の含有量に調整する方法が挙げられる。
ポリアセタール・ホモポリマーの重合工程においては、重合触媒を用いることが好ましく、重合触媒としては、特に限定されないが、例えば、下記一般式(1)で表されるオニウム塩系重合触媒が挙げられる。
[R1R2R3R4M]+X- ・・・(1)
式(1)中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独立に、アルキル基を示し、Mは、独立電子対を持つ元素を示し、Xは、求核性基を示す。
式(1)で表されるオニウム塩系重合触媒の中でも、第4級アンモニウム塩系化合物及び第4級ホスホニウム塩系化合物が好ましく、より好ましくはテトラメチル・アンモニウム・ブロミド、ジメチル・ジステアリル・アンモニウム・ヨージド、及びジメチル・ジステアリル・アンモニウム・アセテートである。
ポリアセタール・ホモポリマーの重合工程は、特に限定されないが、従来公知の反応器を用いて行うことができる。反応器としては、例えば、バッチ式の攪拌機付き反応槽、連続式のコニーダー、二軸スクリュー式連続押し出し混練機、及び二軸パドル型連続混合機等が挙げられる。反応器としては、反応混合物を加熱、及び冷却できる構造を有する反応器が好ましい。
上記重合工程により得られたポリアセタール・ホモポリマーは、その末端を安定化する工程(末端安定化工程)を行うことが好ましい。末端を安定化する方法としては、特に限定されないが、例えば、下記に示すように、末端をエチル基で封鎖する方法、末端をアセチル基で封鎖する方法、及び末端をエステル基で封鎖する方法が挙げられる。
末端をエチル基で封鎖する方法(エチル化反応)としては、例えば、特公昭63−452号公報に記載の方法が挙げられる。また、末端をアセチル基で封鎖する方法(アセチル化反応)としては、例えば、米国特許第3,459,709号明細書に記載の大量の酸無水物を用いてスラリー状態で行う方法、及び米国特許第3,172,736号明細書に記載の酸無水物のガスを用いて気相で行う方法が挙げられる。
上記末端をエチル基で封鎖する方法において、用いるエチル化剤としては、例えば、オルトエステルが挙げられる。具体例としては、脂肪族又は芳香族酸と、脂肪族、脂環式族又は芳香族アルコールとのオルトエステル、具体的には、メチル又はエチルオルトホルメート、メチル又はエチルオルトアセテート、メチル又はエチルオルトベンゾエート等のオルトエステル、及び、エチルオルトカーボネート等のオルトカーボネートから選択することができる。
エチル化反応は、p−トルエンスルフォン酸、酢酸、及び臭化水素酸のような中強度有機酸、ジメチル及びジエチルスルフェートのような中強度鉱酸等のルイス酸型の触媒を、上記エチル化剤1質量部に対して、0.001質量部以上0.02質量部以下導入して行うことが好ましい。
エチル化反応に用いる溶媒としては、特に限定されないが、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン等の低沸点脂肪族、脂環式族、及び芳香族炭化水素、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化低級脂肪族化合物の有機溶媒が好ましい。
一方、ホモポリマーの末端をエステル基で封鎖する場合、エステル化に用いられる有機酸無水物としては、下記一般式(2)で表される有機酸無水物が挙げられる。
R1COOCOR2 ・・・(2)
式(2)中、R1及びR2は、各々独立に、アルキル基、アリール基を示す。R1及びR2は、同一の構造であっても、異なった構造であってもよい。
式(2)で表される有機酸無水物の中でも、無水プロピオン酸、無水安息香酸、無水酢酸、無水コハク酸、無水マレイン酸、無水グルタル酸、及び無水フタル酸が好ましく、無水酢酸がより好ましい。また、有機酸無水物は1種を単独で使用できるほか、2種類以上を併用することもできる。
気相でエステル基封鎖を行う方法においては、ホモポリマー中にオニウム塩系重合体触媒が残留していると、末端封鎖する際に、オニウム塩系重合触媒がホモポリマーの分解反応を促進することに起因して、末端安定化工程におけるポリマー収率を著しく低下するとともに、ホモポリマーを着色させる場合があるため、例えば、特開平11−92542号公報に記載の方法によってオニウム塩系重合触媒を除去した後に、末端封鎖を行うことが好ましい。
ホモポリマーの末端をエチル基及び/又はエステル基で封鎖することにより、末端水酸基の濃度は、5×10-7mol/g以下まで低減させることが好ましく、0.5-7mol/g以下まで低減させることがより好ましい。
末端安定化を行ったホモポリマーは、乾燥処理を実施した後、取扱い性を確保するために、押し出し機を用いて、ペレット化することが好ましい。
本実施形態におけるポリアセタール・コポリマーは、特に限定されないが、オキシメチレン基を主鎖に有し、分子中に炭素数2以上のオキシアルキレンユニットを有するポリマーであることが好ましい。ポリアセタール・コポリマーは、以下に記す重合工程により得ることができる。
ポリアセタール・コポリマーを得るための重合工程は、本明細書に記載する方法以外にも、公知の重合法(例えば、US−A−3027352、US−A−3803094、DE−C−1161421、DE−C−1495228、DE−C−1720358、DE−C−3018898、特開昭58−98322号、特開平7-70267号記載)が挙げられる。上記重合工程により、ポリアセタール・コポリマーの粗ポリマーが得られる。
ポリアセタール・コポリマーの主原料である主モノマーは、特に限定されないが、ホルムアルデヒド、又はその3量体であるトリオキサン若しくは4量体であるテトラオキサン等の環状オリゴマーであることが好ましい。ポリアセタール・コポリマーの主原料でないモノマー(主モノマーよりもコポリマー中の含有量が小さいモノマーであり、以下、「コモノマー」という。)は、特に限定されないが、例えば、分子中に炭素数2以上のオキシアルキレンユニットを有する環状エチル化合物が挙げられる。その中でも、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、1,3−ジオキソラン、1,3−プロパンジオールホルマール、1,4−ブタンジオールホルマール、1,5−ペンタンジオールホルマール、1,6−ヘキサンジオールホルマール、ジエチレングリコールホルマール、1,3,5−トリオキセパン、1,3,6−トリオキソカン、及び分子に分岐又は架橋構造を形成しうるモノ−又はジ−グリシジル化合物から選ばれる1種又は2種以上の混合物が好ましい。本実施形態において、コモノマー成分の共重合量は、重合反応における安定性や、強度、剛性等の機械的物性を向上させる観点から、主モノマーをトリオキサン(ホルムアルデヒド三量体)に換算した場合、トリオキサン100molに対して1.0mol以上10mol以下が好ましく、1.0mol以上5.0mol以下がより好ましい。
主モノマー及びコモノマーは、水、メタノール、ギ酸等の重合反応中の重合停止又は連鎖移動作用を有する不純物を極力含まないものを用いることが好ましい。水、メタノール、ギ酸は、ポリマー末端基を水酸基に誘導する不純物である。これらの不純物が過大に存在しないようにすることで、予期せぬ連鎖移動反応により所望する分子量物が得られなくなることを抑制できる傾向にある。ポリマー末端基を水酸基に誘導する不純物の含有量は、全モノマー量に対して、30質量ppm以下が好ましく、10質量ppm以下がより好ましく、3.0質量ppm以下がさらに好ましい。所望する低不純物の主原料を得るための方法としては、公知の方法(例えば、主モノマーについては特開平3−123777号公報や特開平7−33761号公報、コモノマーについては特開昭49−62469号公報や特開平5−271217号公報参照)を用いることができる。
ポリアセタール・コポリマーの重合工程においては、連鎖移動剤を用いることが好ましい。連鎖移動剤としては、特に限定されないが、アルキル基がメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル等の低級脂肪族アルキル基であるホルムアルデヒドのジアルキルアセタール(例えば、メチラール)及びそのオリゴマー、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール等の低級脂肪族アルコールが好ましい。長鎖分岐のポリアセタール・コポリマーを得るために、連鎖移動剤としては、ポリエーテル・ポリオールやポリエーテルポリオール・アルキレンオキサイドが好ましい。
また、ブロックポリアセタール・コポリマーを得るために、少なくとも1個以上のヒドロキシル基、カルボキシル基、アミノ基、エステル基、アルコキシ基のいずれかを有する、数平均分子量400以上の重合体を連鎖移動させることも好ましい。なお、上記連鎖移動剤は、1種を単独で使用しても、2種類以上を併用してもよい。これらの連鎖移動剤の中でも、不安定末端の形成が少ないものが好ましい。
ポリアセタール・コポリマーの重合工程においては、重合触媒を用いることが好ましい。ポリアセタール・コポリマーの重合触媒としては、特に限定されないが、ルイス酸、プロトン酸、及びそのエステル又は無水物等のカチオン活性触媒が好ましい。ルイス酸としては、例えば、ホウ酸、スズ、チタン、リン、ヒ素及びアンチモンのハロゲン化物が挙げられ、具体的には、三フッ化ホウ素、四塩化スズ、四塩化チタン、五フッ化リン、五塩化リン、五フッ化アンチモン及びその錯化合物又は塩が挙げられる。また、プロトン酸、そのエステルまたは無水物の具体例としては、パークロル酸、トリフルオロメタンスルホン酸、パークロル酸−3級ブチルエステル、アセチルパークロラート、及びトリメチルオキソニウムヘキサフルオロホスフェートが挙げられる。これらの中でも、三フッ化ホウ素;三フッ化ホウ素水和物;及び酸素原子又は硫黄原子を含む有機化合物と三フッ化ホウ素との配位錯化合物が好ましく、具体的には、三フッ化ホウ素ジエチルエーテル、三フッ化ホウ素ジ−n−ブチルエーテルを好適例として挙げることができる。上記重合触媒の使用量は、重合時の反応安定性や、成形体の熱安定性がより向上する傾向にあることから、トリオキサンと環状エチル及び/又は環状ホルマールの合計量1モルに対して、1.0×10-6モル以上1.0×10-3モル以下であることが好ましく、5.0×10-6モル以上1.0×10-4モル以下であることがより好ましい。ポリアセタール・コポリマーの重合工程においては、必要に応じて共触媒を用いてもよい。
本実施形態におけるポリアセタール・コポリマーは、重合工程により得られたコポリマーに含まれる不安定末端部分を分解除去する工程(末端安定化工程)を行うことが好ましい。この不安定末端部分の分解除去方法としては、特に限定されないが、例えば、ベント付き単軸スクリュー式押出機やベント付き2軸スクリュー式押出機等を用いて、公知の塩基性物質である分解除去剤の存在下に、粗ポリマーを溶融して不安定末端部分を分解除去することができる。ここで、末端安定化における溶融混練を行うときには、品質や作業環境の保持のために不活性ガスによる置換や一段および多段ベントで脱気をすることが好ましい。溶融混練の温度は、ポリアセタール・コポリマーの融点以上260℃以下で行うことが好ましい。さらに、末端安定化工程では、ポリアセタール樹脂に添加することの可能な公知の安定剤を加えながら溶融混合し、造粒を行うことが好ましい。また、この造粒時に、後述するヒンダードアミン系物質を予め添加ながら溶融混練してもよい。
ポリアセタール・コポリマーのMFR(メルトフローレート;ISO 1133条件D・荷重2.16kg・シリンダー温度190℃)は、生産性や成形体のウェルド特性をより良好に保持することができる傾向にあることから、2.5g/10分以上40g/10分以下に調整することが好ましく、さらには3.0g/10分以上30g/10分以下に調整することがより好ましく、3.5g/10分以上25g/10分以下に調整することがさらに好ましい。
上記不安定末端部分の除去方法に用いられる分解除去剤としては、特に限定されないが、例えば、アンモニアやトリエチルアミン、トリブチルアミン等の脂肪族アミン;水酸化カルシウムに代表されるアルカリ金属及びアルカリ土類金属の水酸化物・無機弱酸塩・有機弱酸塩等の公知の塩基性物質が挙げられる。
分解除去剤の中で好ましいものは、下記一般式(3)で表される少なくとも一種の第4級アンモニウム化合物であり、上記分解除去剤で安定化させたポリアセタール・コポリマー中には、不安定な末端部が残留しにくくなる傾向にある。
[R1R2R3R4N+]nXn- ・・・(3)
式(3)中、R1、R2、R3、及びR4は、各々独立に、炭素数1〜30の非置換アルキル基又は置換アルキル基;炭素数6〜20のアリール基;炭素数6〜20のアラルキル基;又は炭素数6〜20のアリール基が少なくとも1個の炭素数1〜30の非置換アルキル基又は置換アルキル基で置換されたアルキルアリール基を示す。
当該非置換アルキル基及び置換アルキル基は、直鎖状、分岐状、又は環状である。
上記アリール基、アラルキル基、アルキルアリール基中のアリールの水素原子は、ハロゲンで置換されてもよい。
nは、1〜3の整数を示す。Xは、水酸基、又は炭素数1〜20のカルボン酸、水素酸、オキソ酸無機チオ酸若しくは炭素数1〜20の有機チオ酸の酸残基を示す。
上記第4級アンモニウム塩の化合物としては、特に限定されないが、例えば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム、テトラ−n−ブチルアンモニウム、セチルトリメチルアンモニウム、テトラデシルトリメチルアンモニウム、1,6−ヘキサメチレンビス(トリメチルアンモニウム)、デカメチレン−ビス−(トリメチルアンモニウム)、トリメチル−3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルアンモニウム、トリメチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、トリエチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、トリプロピル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、トリ−n−ブチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、トリメチルベンジルアンモニウム、トリエチルベンジルアンモニウム、トリプロピルベンジルアンモニウム、トリ−n−ブチルベンジルアンモニウム、トリメチルフェニルアンモニウム、トリエチルフェニルアンモニウム、トリメチル−2−オキシエチルアンモニウム、モノメチルトリヒドロキシエチルアンモニウム、モノエチルトリヒドロキシエチルアンモニウム、オクダデシルトリ(2−ヒドロキシエチル)アンモニウム、テトラキス(ヒドロキシエチル)アンモニウム等の水酸化物が挙げられる。
また、第4級アンモニウム塩の化合物としては、例えば、アジ化水素等のハロゲン化以外の水素酸塩;硫酸、硝酸、リン酸、炭酸、ホウ酸、塩素酸、よう素酸、珪酸、過塩素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、クロロ硫酸、アミド硫酸、二硫酸、トリポリ燐酸等のオキソ酸塩;チオ硫酸等のチオ酸塩;ギ酸、酢酸、プロピオン酸、ブタン酸、イソ酪酸、ペンタン酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、安息香酸、シュウ酸等のカルボン酸塩が挙げられる。これらの中でも、水酸化物(OH-)、硫酸(HSO4 -、SO4 2-)、炭酸(HCO3 -、CO3 2-)、ホウ酸(B(OH)4 -)、及びカルボン酸の塩が好ましく、当該カルボン酸の中でも、ギ酸、酢酸、プロピオン酸がより好ましい。これら第4級アンモニウム化合物は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
第4級アンモニウム化合物の添加量は、コポリマーの総量に対して、下記式(A)で表わされる第4級アンモニウム化合物由来の窒素の量に換算して、0.05質量ppm以上50質量ppm以下であることが好ましい。
P×14/Q ・・・(A)
式(A)中、Pは、第4級アンモニウム化合物のコポリマーに対する濃度(質量ppm)を示し、「14」は、窒素の原子量であり、Qは、第4級アンモニウム化合物の分子量を示す。
第4級アンモニウム化合物は、コポリマーを溶融する前に予め添加してもよいし、また溶融させた粗ポリマーに添加してもよい。本実施形態において、公知の分解除去剤であるアンモニア、トリエチルアミン、ホウ酸化合物等と、第4級アンモニウム化合物とを併用してもかまわない。
(光輝材)
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、上述のように光輝材を含むが、光輝材は、樹脂が本来有する機械的特性を保持し、また良好な外観を発現する観点から、ポリアセタール樹脂100質量部に対して、0.2質量部以上10質量部以下含まれ、好ましくは0.3質量部以上8.0質量部以下含まれ、より好ましくは0.4質量部以上6.0質量部以下含まれる。光輝材としては、光を反射し、ポリアセタール樹脂成形品の輝度感を向上させるものであれば特に限定されないが、例えば、金属顔料、金属被覆ガラス、及び雲母が挙げられ、中でも金属顔料が好ましい。
金属顔料の形状は、特に限定されるものではないが、コイン状又はフレーク状であることが好ましい。「コイン状」とは、円盤状、又は盤状とも呼ばれる形状であり、粒子の表面の平滑性が高く、粒子のエッジ部分が滑らかな形状を指すものである。コイン状の金属顔料は、比較的高輝度である成形品を得やすい傾向にある。一方、「フレーク状」とは、コーンフレーク状、又は鱗片状とも呼ばれる形状であり、粒子の表面の円滑性がコイン状のものと比較して低く、粒子のエッジ部分がギザギザ状であるものを指す。
また、金属顔料は、ポリアセタール樹脂と溶融混合する際によく分散し、より少量の添加量で効率よく外観を高める観点から、平均粒子径Dに対する平均粒子厚さtの平均形状比(平均粒子厚さt/平均粒子径D)が、0.6以下であることが好ましく、0.4以下であることがより好ましく、0.2以下であることがさらに好ましい。ポリアセタール樹脂との混練時に、粒子の破損が生じにくいという理由から、金属顔料は、表面が滑らかで周辺部に亀裂がないものが好ましい。
金属顔料の平均粒子厚さtは、例えば、次のような方法により求めることができる。金属顔料をアセトンで洗浄後に乾燥させ質量w(g)を測り、これを水面に均一に浮かべたときの被覆面積S(cm2)を測定し、WCA(水面拡散被覆面積;S/w)を導出し、下記式(B)に代入して算出する。
平均粒子厚みt(μm)=4000/(S/w) ・・・(B)
また、金属顔料の平均粒子径Dは、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される粒子径分布の50%の値(D50)である。金属顔料の平均粒子径(D50)は、造粒時の生産安定性を良好に保ち、樹脂が本来有する機械的特性である靭性を樹脂組成物が保持する観点から、3.0μm以上80μm以下の範囲にあることが好ましく、4.0μm以上50μm以下の範囲にあることがより好ましい。また、金属顔料の平均粒子径(D50)の下限値は、樹脂充填時の合流部分における黒色、線状の外観不良を防ぐ観点から、10μm以上であることがさらに好ましい。
金属顔料の平均粒子厚さtは、特に限定されるものではないが、ポリアセタール樹脂との混練時に、粒子の破損が生じにくく、強度と靭性の物性バランスを保持し、成形体のウェルド外観をさらに良好にできることから、0.05μm以上1.0μm以下の範囲にあることが好ましく、0.08μm以上0.8μm以下の範囲にあることがより好ましい。
平均粒子径Dや平均粒子厚さtが異なる金属顔料の組み合わせによっては、強度と靭性の物性バランスを向上させることができるため、2種以上の金属顔料を用いることができる。
金属顔料は、一定の幅を持った粒子径分布を有し、そのピーク値を平均粒子径とする。また、本実施形態のポリアセタール樹脂成形品に用いられる金属顔料の粒子径分布は、粒子径が大小異なる複数のピークを有することが好ましく、粒子径が大小異なる複数のピークを有する金属顔料は、平均粒子径の異なった複数種類の金属顔料を併用することにより得られる。粒子径分布が大小異なる複数のピークを有することにより、金属光沢性を有する意匠面の尺度である輝度感と粒状感とのバランスが良好な外観のポリアセタール樹脂成形品を得ることができる傾向にある。
上記輝度感とは、BYK−Gardner GmbH社製「Spectrophotometter“BYK−mac”」で測定される「Fr値(フロップ値)」で示されるもので、フロップ指数、Flop Index(F.I.)とも称される値であり、入射した光の正反射角を基準線として15°、45°、110°の角度に反射した光のそれぞれの明度(L* 15°、L* 45°、L* 110°)を測定した値から算出される値であり、下記式により求められる。
Fr値=2.69×(L* 15°−L* 110°)1.11÷L* 45°0.86
また、上記粒状感とは、上記「BYK−mac」で測定される「G(Graininess)値」で示されるもので、AG値とも称される値であり、一般的には光輝材の粒子径に比例する傾向にある。
金属顔料の粒子径が大きくなるに従って、G値が高くなる傾向にあり、Fr値は低下する傾向にある。ここで、一般的な判断基準として、Fr値は14を超えると良好であり、G値は1.8を超えると良好であると判断されることが多い。しかし、成形品の意匠性の優劣は、必ずしもFr値、G値でのみ判断されるものではない。このため、例えばFr値が10でG値が4を超える成形品よりも、Fr値が15でG値が1.4である成形品(意匠性)が好意的に求められる場合もある。
また、金属顔料と有機系及び/又は無機系染顔料とを併用した成形品では、Fr値が低下する傾向にあるが、このことにより必ずしも意匠性が悪いと判断されるものではない。
一方、粒子径が大小異なる複数のピークを有する金属顔料の粒子径分布は、粒子径が最も大きいピークの粒子径と粒子径が最も小さいピークの粒子径との差が、5.0μmを超えることが好ましく、10μm以上であることがより好ましい。このような金属顔料を得るためには、例えば、大小異なる複数の粒子径ピークを有する金属顔料を混合すればよい。大小異なる複数の異なった粒子径を有する金属顔料を混合する等して用いる場合、その混合比率は限定されるものではないが、大粒径の金属顔料に対して、小粒径の金属顔料の質量比率を高くすることにより、輝度感(Fr値)と粒状感(G値)とのバランスの良いポリアセタール樹脂成形品を得ることができる傾向にある。ここで、「ピークの粒子径」とは、一つのピークが有する粒子径分布において、ピークの最大値を示すときの粒子径を指す。
本実施形態に用いられる金属顔料としては、特に限定されないが、アルミニウム顔料が好ましい。この中でも、純度の高いアルミニウムを主体として製造された、光輝性を有する粉状アルミニウムがより好ましい。
本実施形態に用いられる粉状アルミニウムは、アルミニウムが粒子状になっているもので、適度にその表面に酸化皮膜を有するものがより好ましい。適度な酸化皮膜を有することで、アルミニウム特有の高反射率を維持しつつ、粒子の耐食性及び経時的安定性を保持することができる傾向にある。
また、本実施形態に用いられる粉状アルミニウムの純度は、特に限定されないが、本発明の効果を妨げない限り他の金属が不純物又は合金成分として含まれていてもよい。不純物又は合金成分としては、例えば、Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn等が挙げられる。
本実施形態に用いられる粉状アルミニウムは、例えば、公知の方法により作製することができる。その方法としては、例えば、アトマイズ粉、切削粉、箔粉、蒸着粉、その他の方法により得られたアルミニウム粉末を予め一次分級等により選択し、粉砕助剤や溶剤等からなる粉砕媒体の共存下でボールミル、アトライター、遊星ミル、振動ミル等により湿式粉砕処理し、湿式状態下で篩分級したのちフィルタープレス等により固液分離して得ることができる。端部は、フレーク状(凹凸)であっても、曲線状であってもかまわない。ここで使用する粉砕媒体は、過剰に添加すると粒子の含有酸素量が多くなるため、できるだけ少なくすることが好ましい。含有酸素量は、粉状アルミニウムの総量(100質量%)に対して、0.05質量%以上1.0質量%以下であることが好ましく、また、酸素分析装置などを用いて非分散赤外線吸収法により測定される。
本実施形態に用いられる金属被覆ガラスとしては、特に限定されないが、例えば、基材となるフレーク状ガラスに金属酸化物を被覆したものが挙げられる。「フレーク状ガラス」とは、薄い板状又は鱗片状である微小なガラス粉をいう。被覆する金属酸化物としては、特に限定されないが、例えば、酸化チタン、及び酸化鉄が挙げられる。この中でも、輝度感の観点から酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、アナターゼ型、及びルチル型の何れであってもよいが、樹脂との安定性の観点から、ルチル型が好ましい。金属被覆ガラスは、被覆する金属酸化物の平均厚さを40nm以上60nm以下とすると白色、60nm以上80nm以下とすると黄色、80nm以上100nm以下とすると赤色、100nm以上130nm以下とすると青色の色調を得ることができる傾向にある。フレーク状ガラス粉に金属酸化物を被覆させる方法としては、特に限定されず、一般的に公知の製造方法を用いることができる。例えば、スパッタリング法、ゾルーゲル法、化学蒸着(ChemicaL Vapor Deposition)法、及び液相抽出(Liquid Phase Deposition)法が挙げられる。
金属被覆ガラスの平均粒度は、耐衝撃性とのバランスの観点から、5.0μm以上600μm以下の範囲であることが好ましく、75μm以上125μm以下の範囲であることがより好ましい。そのアスペクト比は、強度の観点から、2.0以上60以下の範囲であることが好ましく、3.0以上20以下の範囲であることがより好ましい。
本実施形態に用いられる雲母としては、特に限定されないが、例えば、天然雲母及び合成雲母が挙げられる。
天然雲母としては、特に限定されないが、例えば、白雲母、黒雲母、及び金雲母が挙げられる。なお、雲母は、金属酸化物を被覆する場合もある。この場合の金属酸化物としては、特に限定されないが、例えば、酸化チタン、酸化鉄、及び酸化亜鉛が挙げられる。この中でも、輝度感の観点から、酸化チタンが好ましい。酸化チタンは、アナターゼ型、及びルチル型の何れであってもよいが、樹脂との安定性の観点から、ルチル型が好ましい。雲母における金属酸化物の被覆率は、雲母の総量(100質量%)に対して、20質量%以上50質量%以下の範囲であることが好ましく、20質量%以上45質量%以下の範囲であることがより好ましい。雲母の製造方法については、限定されるものではなく、例えば、一般的に高地の製造方法(例えば、特開平10−279828号公報に記載の製造方法)によるものでよい。
雲母の平均粒度は、耐衝撃性の観点から、2.0μm以上200μm以下の範囲であることが好ましく、5.0μm以上100μm以下の範囲であることがより好ましい。また、雲母のアスペクト比は、2.0以上2000以下の範囲であることが好ましく、5.0以上1000以下の範囲であることがより好ましい。
(ヒンダードアミン系物質)
本実施形態におけるポリアセタール樹脂は、ヒンダードアミン系物質をさらに含むことが好ましい。ヒンダードアミン系物質の含有量は、成形品の優れた外観を保持することが可能となる傾向にあることから、ポリアセタール樹脂100質量部に対し、好ましくは0.20質量部以上2.0質量部以下であり、より好ましくは0.25質量部以上1.5質量部以下であり、さらに好ましくは0.30質量部以上1.2質量部以下である。ヒンダードアミン系物質は、1種を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
ヒンダードアミン系物質は、例えば、下記一般式(4)で表されるピペリジン誘導体の構造を有するものを含むことが好ましい。
式(4)中、Xは、水素原子、ヒドロキシル基、アルキル基、又はアシル基を示す。R1〜R4は、各々独立に、アルキル基を示す。この中でも、Xが水素原子を示す、下記一般式(5)で表されるヒンダードアミン系物質がより好ましい。この構造を有することにより、生産時に高い安定性を保持することが可能となる傾向にある。
式(5)中、R1〜R4は、一般式(4)で示すものと同義である。
一般式(5)で表されるヒンダードアミン系物質としては、例えば、4−アセトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ステアロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルアセトキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンゾイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−メトキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、及び4−ステアリルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジンが挙げられる。また、4−シクロヘキシルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−ベンジルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−フェノキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(エチルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(シクロヘキシルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(フェニルカルバモイルオキシ)−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジン)−カーボネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−オキサレート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−マロネト、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−アジペート、及びビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−テレフタレートも挙げられる。また、1,2−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−エタン、α,α’−ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジルオキシ)−p−キシレン、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)トリレン−2,4−ジカルバメート、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ヘキサメチレン−1,6−ジカルバメート、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,5−トリカルボキシレート、及びトリス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−ベンゼン−1,3,4−トリカルボキシレートも挙げられる。これらの中で好ましくはビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケートである。
(ホルムアルデヒド抑制剤)
本実施形態のポリアセタール樹脂は、アミノトリアジン系化合物、グアナミン系化合物、尿素系化合物、及びカルボン酸ヒドラジド系化合物からなる群より選択される1種又は2種以上のホルムアルデヒド抑制剤をさらに含むことが好ましい。また、ホルムアルデヒド抑制剤の含有量は、ポリアセタール樹脂100質量部に対して、0.005質量部以上5.0質量部以下であることがより好ましい。
アミノトリアジン系化合物としては、特に限定されないが、例えば、メラミン;メラム、メレム、メロン等のメラミン縮合体;メラミンホルムアルデヒド樹脂等のメラミン樹脂;N、N’、N”−モノ、ビス、トリス、テトラキス、ペンタキス、又はヘキサキス(o−、m−又はp−ヒドロキシフェニルメチル)メラミン等のN−ヒドロキシアリールアルキルメラミン系化合物が挙げられる。
グアナミン系化合物としては、特に限定されないが、例えば、バレログアナミン、カプログアナミン、ヘプタノグアナミン、カプリログアナミン、ステアログアナミン等の脂肪族グアナミン系化合物;サクシノグアナミン、グルタログアナミン、アジポグアナミン、ピメログアナミン、スペログアナミン、アゼログアナミン、セバコグアナミン等のアルキレンビスグアナミン類;シクロヘキサンカルボグアナミン、ノルボルネンカルボグアナミン、シクロヘキセンカルボグアナミン、ノルボルナンカルボグアナミン及びそれらの官能基置換誘導体等の脂環族グアナミン系化合物;ベンゾグアナミン、α−又はβ−ナフトグアナミン及びそれらの官能基置換誘導体等の芳香族グアナミン系化合物;フタログアナミン、イソフタログアナミン、テレフタログアナミン、ナフタレンジグアナミン、ビフェニレンジグアナミン等のポリグアナミン類;フェニルアセトグアナミン、β−フェニルプロピオグアナミン、o−、m−又はp−キシリレンビスグアナミン等のアラルキル又はアラルキレングアナミン類;アセタール基含有グアナミン類、ジオキサン環含有グアナミン類、テトラオキソスピロ環含有グアナミン類、イソシアヌル環含有グアナミン類等のヘテロ原子含有グアナミン系化合物が挙げられる。
脂環族グアナミン系化合物における官能基置換誘導体としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、ヒドロキシ基、アミノ基、アセトアミノ基、ニトリル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルコキシ基、フェニル基、クミル基、ヒドロキシフェニル基等の官能基がシクロアルカン残基に1〜3個置換した誘導体が挙げられる。また、芳香族グアナミン系化合物における官能基置換誘導体としては、特に限定されないが、例えば、アルキル基、ヒドロキシ基、アミノ基、アセトアミノ基、ニトリル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルコキシ基、フェニル基、クミル基、ヒドロキシフェニル基等の官能基がベンゾグアナミンのフェニル残基又はナフトグアナミンのナフチル残基に1〜5個置換した誘導体が挙げられ、より具体的には、o−、m−又はp−トルグアナミン、o−、m−又はp−キシログアナミン、o−、m−又はp−フェニルベンゾグアナミン、o−、m−又はp−ヒドロキシベンゾグアナミン、4−(4’―ヒドロキシフェニル)ベンゾグアナミン、o−、m−又はp−ニトリルベンゾグアナミン、3,5−ジメチル−4−ヒドロキシベンゾグアナミン、及び3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾグアナミンが例示される。
アセタール基含有グアナミン類としては、特に限定されないが、例えば、2,4−ジアミノ−6−(3,3−ジメトキシプロピル−s−トリアジンが挙げられ、ジオキサン環含有グアナミンとしては、例えば、[2−(4’−6’−ジアミノ−s−トリアジン−2’−イル)エチル]−1,3−ジオキサン、及び[2−(4’−6’−ジアミノ−s−トリアジン−2’−イル)エチル]−4−エチル−4−ヒドロキシメチル−1,3−ジオキサンが挙げられ、テトラオキソスピロ環含有グアナミン類としては、例えば、CTU−グアナミン、及びCMTU−グアナミンが挙げられ、イソシアヌル環含有グアナミン類としては、例えば、1,3,5−トリス[2−(4’,6’−ジアミノ−s−トリアジン−2’−イル)エチル]イソシアヌレート、及び1,3,5−トリス[3−(4’,6’−ジアミノ−s−トリアジン−2’−イル)エチル]イソシアヌレートを挙げることができる。
尿素系化合物としては、特に限定されないが、例えば、鎖状尿素系化合物及び環状尿素系化合物が挙げられる。
鎖状尿素系化合物の具体例としては、ビウレア、ビウレット、ホルム窒素等の尿素とホルムアルデヒドとの縮合体、及びポリナノメチレン尿素等のポリアルキレン又はアリーレン尿素が挙げられる。
環状尿素系化合物の具体例としては、ヒダントイン類、クロチリデンジウレア、アセチレン尿素、モノ、ジ、トリ又はテトラメトキシメチレングリコールウリル等のモノ、ジ、トリ又はテトラアルコキシメチルグリコールウリル、シアヌル酸、イソシアヌル酸、尿素、及びウラゾールが挙げられる。
ヒダントイン類としては、例えば、ヒダントイン、5−メチルヒダントイン、5−エチルヒダントイン、5−イソプロピルヒダントイン、5−フェニルヒダントイン、5−ベンジルヒダントイン、5,5−ジメチルヒダントイン、5,5−ペンタメチレンヒダントイン、5−メチル−5−フェニルヒダントイン、5,5−ジフェニルヒダントイン、5−(o−、m−またはp−アミノフェニル)ヒダントイン、アラントイン、5−メチルアラントイン、およびアラントインジヒドロキシアルミニウム塩等のアラントインのAl塩等の金属塩が挙げられる。
カルボン酸ヒドラジド系化合物としては、例えば、脂肪族カルボン酸ヒドラジド系化合物、脂環族カルボン酸ヒドラジド系化合物、及び芳香族カルボン酸ヒドラジド系化合物が挙げられる。
脂肪族カルボン酸ヒドラジド系化合物の具体例としては、ラウリン酸ヒドラジド、ステアリン酸ヒドラジド、12−ヒドロキシステアリン酸ヒドラジド、1,2,3,4−ブタンテトラカルボン酸ヒドラジド等のモノカルボン酸ヒドラジド類;コハク酸モノ又はジヒドラジド、グルタル酸モノ又はジヒドラジド、アジピン酸モノ又はジヒドラジド、ピメリン酸モノ又はジヒドラジド、スベリン酸モノ又はジヒドラジド、アゼライン酸モノ又はジヒドラジド、セバシン酸モノ又はジヒドラジド、ドデカン二酸モノ又はジヒドラジド、ヘキサデカン二酸モノ又はジヒドラジド、エイコサン二酸モノ又はジヒドラジド、7,11−オクタデカジエン−1,18−ジカルボヒドラジド等のポリカルボン酸ヒドラジド類が挙げられる。
脂環族カルボン酸ヒドラジド系化合物の具体例としては、シクロヘキサンカルボン酸ヒドラジド等のモノカルボン酸ヒドラジド類;ダイマー酸モノ又はジヒドラジド、トリマー酸モノ、ジ又はトリヒドラジド、1,2−、1,3−又は1,4−シクロヘキサンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、シクロヘキサントリカルボン酸モノ、ジ又はトリヒドラジド等のカルボン酸ヒドラジド類が挙げられる。
芳香族カルボン酸ヒドラジド系化合物の具体例としては、安息香酸ヒドラジド及びその官能基置換誘導体、α−又はβ−ナフトエ酸ヒドラジド及びそれらの官能基置換誘導体等のモノカルボン酸ヒドラジド類;イソフタル酸モノ又はジヒドラジド、1,4−又は2,6−ナフタレンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、3,3−、3,4−又は4,4−ジフェニルカルボン酸モノ又はジヒドラジド、ジフェニルエーテルジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、ジフェニルメタンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、ジフェニルエタンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、ジフェノキシエタンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、ジフェニルスルホンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、ジフェニルケトンジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、4,4’’−ターフェニルジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、4,4’’’−クォーターフェニルジカルボン酸モノ又はジヒドラジド、1,2,4−ベンゼントリカルボン酸モノ、ジ又はトリヒドラジド、ピロメリット酸モノ、ジ、トリ又はテトラヒドラジド、1,4,5,8−ナフトエ酸モノ、ジ、トリ又はテトラヒドラジド等のポリカルボン酸ヒドラジド類が挙げられる。
安息香酸ヒドラジド及びその官能基置換誘導体としては、例えば、o−、m−又はp−メチル安息香酸ヒドラジド、2,4−、3,4−、3,5−又は2,5−ジメチル安息香酸ヒドラジド、o−、m−又はp−ヒドロキシ安息香酸ヒドラジド、o−、m−又はp−アセトキシ安息香酸ヒドラジド、4−ヒドロキシ−3−フェニル安息香酸ヒドラジド、4−アセトキシ−3−フェニル安息香酸ヒドラジド、4−フェニル安息香酸ヒドラジド、4−(4’−フェニル)安息香酸ヒドラジド、4−ヒドロキシ−3,5−ジメチル安息香酸ヒドラジド、4−ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチル安息香酸ヒドラジド等のアルキル基、ヒドロキシ基、アセトキシ基、アミノ基、アセトアミノ基、ニトリル基、カルボキシ基、アルコキシカルボニル基、カルバモイル基、アルコキシ基、フェニル基、ベンジル基、クミル基、ヒドロキシフェニル基等の官能基がベンゾグアナミンのフェニル残基に1〜5個置換した誘導体が挙げられる。
α−又はβ−ナフトエ酸ヒドラジド及びそれらの官能基置換誘導体としては、例えば、3−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸ヒドラジド、及び6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸ヒドラジドが挙げられる。
なお、上記のホルムアルデヒド抑制剤は、層状物質、多孔性物質(ハイドロタルサイト、モンモリロナイト、シリカゲル、アルミナ、チタニア、ジルコニア、セピオライト、スメクタイト、パリゴルスカイト、イモゴライト、ゼオライト、活性炭等)に担持された形での使用も可能である。
上記ホルムアルデヒド抑制剤の中でも、アミノトリアジン系化合物、グアナミン系化合物、特に芳香族グアナミン系化合物;尿素系化合物、特に環状尿素系化合物;カルボン酸ヒドラジド化合物、特に脂肪族カルボン酸ヒドラジド系化合物及び芳香族カルボン酸ヒドラジド系化合物が好ましく用いられる。これらの中でも、脂肪族カルボン酸ヒドラジド系化合物および芳香族カルボン酸ヒドラジド系化合物がより好ましい。脂肪族カルボン酸ヒドラジド系化合物お及び芳香族カルボン酸ヒドラジド系化合物の中では、アジピン酸ジヒドラジド、セバシン酸ジヒドラジド、ドデカ二酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、及びテレフタル酸ジヒドラジド等のジヒドラジドが、ホルムアルデヒド発生の抑制効果の点で好ましい。
本実施形態におけるポリアセタール樹脂において、ホルムアルデヒド抑制剤の含有量は、ポリアセタール樹脂100質量部に対して、0.005質量部以上5.0質量部以下であると好ましく、より好ましくは0.01質量部以上3.0質量部以下であり、さらに好ましくは0.02質量部以上2.0質量部以下である。
(ポリアルキレングリコール)
本実施形態におけるポリアセタール樹脂は、ポリアルキレングリコールをさらに含むことが好ましい。ポリアルキレングリコールの含有量は、生産安定性を高め、靭性をより向上させることができる傾向にあることから、ポリアセタール樹脂100質量部に対して、ポリアルキレングリコール0.3質量部以上3.0質量部以下であることが好ましく、0.5質量部以上2.0質量部以下であることがより好ましく、0.7質量部以上1.5質量部以下であることがさらに好ましい。
本実施形態において、ポリアルキレングリコールは、コポリマーであっても、2種類以上のポリアルキレングリコールであってもよい。本実施形態のポリアルキレングリコールは、経済性や取り扱いの容易性の観点から、ポリエチレングリコールであることが好ましい。また、ポリエチレングリコールは、数平均分子量が800以上50,0000以下のポリエチレングリコールであることが好ましく、数平均分子量1000以上20,000以下のポリエチレングリコールであることがより好ましく、数平均分子量2000以上10,000以下のポリエチレングリコールであることがさらに好ましい。この範囲にすることにより、靭性や明度をより向上させることができる傾向にある。
なお、本実施形態において、ポリエチレングリコールの数平均分子量は、例えば、磁気共鳴分光計を用いて測定され、具体的には、以下のようにして測定される。
まず、測定対象となるポリエチレングリコールを溶媒:ヘキサフルオロイソプロピルアルコール(HFIP)−d2(D化率97%、和光純薬98%assay)に24時間かけて溶解させて、1.5質量%樹脂溶液を調製する。次いで、その樹脂溶液に対して、装置:JEOL−400核磁気共鳴分光計(1H:400MHz)を用い、温度:55℃、積算回数:500回で、オキシエチレン成分及び水酸基の帰属ピークの積分を行い、末端水酸基に対するオキシエチレン成分の量から数平均分子量を求める。
(ヒドラジド化合物)
本実施形態におけるポリアセタール樹脂組成物は、さらに生産の安定性を向上させるために、ヒドラジド化合物をさらに含むことが好ましい。ヒドラジド化合物の含有量としては、ポリアセタール樹脂100質量部に対して、0.03質量部以上0.25質量部以下であることが好ましく、0.05質量部以上0.20質量部以下であることがより好ましく、0.07質量部以上0.15質量部以下であることがさらに好ましい。ヒドラジド化合物は、上記ポリアセタール樹脂の造粒時に添加されても、ポリアセタール樹脂の製造時に添加されても、またその両方でもよい。
本実施形態で用いられるヒドラジド化合物としては、特に限定されないが、下記一般式(6)で表されるジカルボン酸ジヒドラジドを好適に挙げることができる。式(6)で表されるジカルボン酸ジヒドラジドとしては、例えば、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、ピメリン酸ジヒドラジド、スペリン酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、セバチン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、及びフタル酸ジヒドラジドが挙げられる。
H2NHNOC−R1−CONHNH2 ・・・(6)
式(6)中、R1は、炭素数2〜20の炭化水素を示す。
上記ジカルボン酸ジヒドラジドの中でも、好ましいのはセバチン酸ジヒドラジド、ドデカン二酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、及びアジピン酸ジヒドラジドであり、より好ましいのはセバチン酸ジヒドラジド、及びアジピン酸ジヒドラジドである。ヒドラジド化合物は、1種を単独で含まれていてもよく、2種類以上を併用することもできる。
(着色剤)
本実施形態のポリアセタール樹脂は、樹脂充填時の合流部分における黒色、線状の外観不良が発生を防ぐ観点から、着色剤をさらに含有することが好ましい。
着色剤は特に限定されるものではないが、例えば、有機顔料、及び無機顔料が挙げられる。また、着色剤は、1種を単独又は2種類以上の組合せであってもよい。有機顔料としては、特に限定されないが、例えば、フタロシアニン系顔料、縮合アゾ系顔料、アゾレーキ系顔料、キナクリドン系顔料、ジオキサジン系顔料、イソインドリノン系顔料、及び縮合多環系顔料が挙げられる。無機顔料としては、特に限定されないが、例えば、亜鉛華、二酸化チタン、弁柄、酸化クロム、鉄黒等の単純酸化物;カドミウムイエロー、カドミウムオレンジ、カドミウムレッド等の硫化物;黄鉛、亜鉛黄、クロムバーミリオン等のクロム酸塩、紺青等のフェロシアン化物;群青等の珪酸塩;カーボンブラック、金属粉等の無機系色剤が挙げられる。着色剤の含有量は、特に限定されないが、さらに成形体の外観を向上させ、強度の低下を抑えること、VDA法、VOC法などにより測定されるホルムアルデヒド発生量を抑制することができる傾向にあることから、ポリアセタール樹脂100質量部に対して、10質量部以下であることが好ましく、5重量部以下であることがより好ましく、3重量部以下であることがさらに好ましい。
(その他の添加物)
本実施形態のポリアセタール樹脂は、上述した以外の添加物(その他の添加物)をさらに含有することもできる。その他の添加物としては、例えば、従来のポリアセタール樹脂に使用されている熱安定剤が挙げられる。熱安定剤としては、例えば、酸化防止剤、ホルムアルデヒドやギ酸の捕捉剤、及びこれらの併用が挙げられる。
酸化防止剤としては、特に限定されないが、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましく、ヒンダードフェノール系酸化防止剤としては、例えば、n−オクタデシル−3−(3’5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−オクタデシル−3−(3’−メチル−5’−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、n−テトラデシル−3−(3’5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート、1,6−ヘキサンジオール−ビス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート)、1,4−ブタンジオ−ル−ビス(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート)、トリエチレングリコール−ビス(3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート)である。 また、テトラキス−(メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネートメタン、3,9−ビス(2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル)−2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウンデカン、N,N’−ビス−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プリピオニルヘキサメチレンジアミン、N,N’−テトラメチレンビス−3−(3’−メチル−5’−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオニルジアミン、N,N’−ビス−(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオニル)ヒドラジン、N−サリチロイル−N’−サリチリデンヒドラジン、3−(N−サリチロイル)アミノ−1,2,4−トリアゾ−ル、及び、N,N’−ビス(2−(3−(3,5−ジ−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニルオキシ)エチル)オキシアミドが挙げられる。
上記ヒンダードフェノール系酸化防止剤の中でも、トリエチレングリコール−ビス(3−(3−t−ブチル−5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)−プロピオネート)、及びテトラキス−(メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネートメタンが好ましい。
ホルムアルデヒドやギ酸の捕捉剤としては、特に限定されないが、例えば、(イ)ホルムアルデヒド反応性窒素を含む化合物及び重合体、(ロ)アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物、無機酸塩、カルボン酸塩、及びアルコキシドが挙げられる。
(イ)ホルムアルデヒド反応性窒素を含む化合物としては、特に限定されないが、例えば、(1)ジシアンジアミド、(2)アミノ置換トリアジン、及び(3)アミノ置換トリアジンと、ホルムアルデヒドとの共縮合物が挙げられる。
(2)アミノ置換トリアジンとしては、特に限定されないが、例えば、グアナミン(2,4−ジアミノ−sym−トリアジン)、メラミン(2,4,6−トリアミノ−sym−トリアジン)、N−ブチルメラミン、N−フェニルメラミン、N,N−ジフェニルメラミン、N,N−ジアリルメラミン、N,N’,N’’−トリフェニルメラミン、N−メチロールメラミン、N,N’−ジメチロールメラミン、N,N’,N’’−トリメチロールメラミン、及びベンゾグアナミン(2,4−ジアミノ−6−フェニル−sym−トリアジン)挙げられる。また、2,4−ジアミノ−6−メチル−sym−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ブチル−sym−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ベンジルオキシ−sym−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−ブトキシ−sym−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−シクロヘキシル−sym−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−クロロ−sym−トリアジン、2,4−ジアミノ−6−メルカプト−sym−トリアジン、2,4−ジオキシ−6−アミノ−sym−トリアジン(アメライト)、2−オキシ−4,6−ジアミノ−sym−トリアジン(アメリン)、及びN,N’,N’−テトラシアノエチルベンゾグアナミンも挙げられる。
(3)アミノ置換トリアジンとホルムアルデヒドとの共縮合物としては、特に限定されないが、例えば、メラミン−ホルムアルデヒド重縮合物が挙げられる。この中でも、ジシアンジアミド、メラミン、及びメラミン−ホルムアルデヒド重縮合物が好ましい。
(イ)ホルムアルデヒド反応性窒素基を有する重合体としては、特に限定されないが、例えば、(1)ポリアミド樹脂、(2)アクリルアミド及びその誘導体、又はアクリルアミド及びその誘導体と、他のビニルモノマーとを金属アルコラートの存在下で重合して得られる重合体、(3)アクリルアミド及びその誘導体、又はアクリルアミド及びその誘導体と、他のビニルモノマーとをラジカル重合の存在下で重合して得られる重合体、及び(4)アミン、アミド、尿素、ウレタン等窒素基を含有する重合体が挙げられる。
(1)のポリアミド樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ナイロン4−6、ナイロン6、ナイロン6−6、ナイロン6−10、ナイロン6−12、ナイロン12及びこれらの共重合物が挙げられ、より具体的には、ナイロン6/6−6、ナイロン6/6−6/6−10、及びナイロン6/6−12が挙げられる。
(2)のアクリルアミド及びその誘導体、又はアクリルアミド及びその誘導体と、他のビニルモノマーとを金属アルコラートの存在下で重合して得られる重合体としては、例えば、ポリ−β−アラニン共重合体が挙げられる。これらの重合体や共重合体は、特公平6−12259号公報(対応、米国特許5015707号明細書)、特公平5−87096号公報、特公平5−47568号公報、及び特開平3−234729号公報の各公報記載の方法で製造することができる。
また、本実施形態におけるポリアセタール樹脂が、自動車の内装や外装部品等の意匠性部品に用いられる成形品となる場合には、従来のポリアセタール樹脂に使用されているベンゾトリアゾール系及びシュウ酸アニリド系紫外線吸収剤の中から選ばれる紫外線吸収剤をさらに含むことが好ましい。紫外線吸収剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−t−ブチル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ−イソアミル−フェニル)ベンゾトリアゾール、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス−(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾール、及び2−(2’−ヒドロキシ−4’−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾールが挙げられる。
シュウ酸アニリド系紫外線吸収剤としては、特に限定されないが、例えば、2−エトキシ−2’−エチルオキザリツクアシツドビスアニリド、2−エトキシ−5−t−ブチル−2’−エチルオキザリツクアシツドビスアニリド、及び2−エトキシ−3’−ドデシルオキザリツクアシツドビスアニリドが挙げられる。
本実施形態におけるポリアセタール樹脂は、所望に応じて、本発明の目的を損なわない範囲で、従来ポリアセタール樹脂で用いられる滑剤、各種無機充填剤、他の熱可塑性樹脂、柔軟剤、結晶核剤、離型剤等をさらに含むことができる。
(ポリアセタール樹脂組成物の製造方法)
ポリアセタール樹脂組成物の製造方法は、ポリアセタール樹脂と光輝材とを配合する工程を有する。また、ポリアセタール樹脂組成物の製造方法は、必要に応じて、ヒンダードアミン系物質、ホルムアルデヒド抑制剤、ポリアルキレングリコール、ヒドラジド化合物、着色剤等の添加物を配合する工程を有する。ポリアセタール樹脂組成物は、製造元から製造者への流通の観点から、ペレットと呼ばれる球状又は円筒形状であり、1〜数mm程度の直径の長さを有する造粒物(固形物)に加工されたものであることが好ましい。この造粒物は、例えば、プラスチック材料の加工に使用されている溶融混練機を用いることによって製造することができる。
光輝材のポリアセタール樹脂への均一な分散性を高めるために、その一部又は全量のポリアセタール樹脂・ペレットを粉砕して得られるパウダーと光輝材とを予め混合した後、溶融混合してもよい。また、ポリアセタール樹脂・ペレットを用いる場合は、添着剤を用いて光輝材の分散性を高めてもよい。添着剤としては、例えば、脂肪族炭化水素や芳香族炭化水素及びこれらの変性物やこれらの混合物(流動パラフィン、ミネラルオイル等)が挙げられ、加えて、ポリオールの脂肪酸エステルも挙げられる。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物の製造は、予めポリアセタール樹脂と光輝材と、その他の添加剤とを溶融混練しておくこと(予混練)によっても実施することが可能である。この予混練には、一般的に使用されている溶融混練機を用いることができる。溶融混練機としては、特に限定されないが、例えば、ニーダー、ロールミル、単軸押出機、二軸押出機、及び多軸押出機が挙げられる。この予混練のときの加工温度は、特に限定されないが、180〜230℃であることが好ましく、190〜210℃であることがより好ましい。
また、品質や作業環境を保持するためや、粉塵爆発の発生を抑制するためには、ポリアセタール樹脂のペレット、光輝材、及びその他の添加剤の単体、又はこれらの混合物を混合するための容器、保管する容器、容器と押し出し機の間の流路、押し出し機のホッパー等を、これらの混合物が溶融する箇所より上流側を不活性ガスにより置換すること、及び/又は、一段又は多段ベントで脱気することが好ましい。
さらに、ポリアセタール樹脂組成物を製造するときは、ポリアセタール樹脂組成物の生産時の安定性及び生産性を高く保持することができる傾向にあることから、ポリアセタール樹脂と光輝材とを混合する前に、予め光輝材を十分に乾燥しておくことが好ましい。ここでいう乾燥とは、混合前の質量W1(g)の光輝材を80℃で2時間、オーブンにより乾燥して、その乾燥後の質量W2(g)を、関係式[(W1−W2)/W2]が0.0015以下となるように光輝材を調製することであり、0.001以下となるように調製することが好ましい。
〔ポリアセタール樹脂成形品の製造方法〕
本実施形態のポリアセタール樹脂成形品の製造方法は、本実施形態におけるポリアセタール樹脂組成物を成形する工程を有する。その成形方法は、特に限定されないが、例えば、熱可塑性樹脂を目的の形状に成形するために用いられる一般的な射出成形法の他、押し出し成形、発泡成形、射出圧縮成形、二色成形、インサート成形、アウトサート成形、ブロー成形、窒素ガスや炭酸ガス等によるガスアシスト成形方法が挙げられる。これらの成形方法は、1種を単独に用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態のポリアセタール樹脂成形品の製造方法は、本実施形態のポリアセタール樹脂組成物を成形するものであれば特に限定されるものではないが、本実施形態のポリアセタール樹脂組成物を射出成形する工程を有することが好ましい。
射出成形する工程は、金型を用いて樹脂を射出成形する工程であるが、成形品の非晶部分が薄くする効果や、像鮮明度が向上するだけでなく、耐キズ付き性と耐薬品性とが向上する効果の観点から、該金型は、100℃以上であることが好ましく、110℃以上であることがさらに好ましい。具体的には、金型キャビティに溶融状態のポリアセタール樹脂組成物を充填することにより得ることができる。
また、成形する工程内で金型を加温する工程と冷却する工程とを有する成形方法、例えば溶融状態のポリアセタール樹脂を金型に充填するときは金型温度を100℃以上に保ち、樹脂の充填完了または任意のタイミングにより金型温度を80℃程度まで低下させるヒート&クール成形を用いることも、ポリアセタール樹脂成形品の合流部分に発生する溝状の外観不良の深さのうち少なくとも一部の深さを4μm以下とすることや、ポリアセタール樹脂成形品の一部または全体の像鮮明度を20%以上にするために有効な手段である。
上記のガスアシスト成形法とは、一般的に、窒素ガスや炭酸ガスを用いた公知の射出成形法であり、より具体的には、特公昭57−14968号公報等に記載のように、樹脂組成物を金型キャビティ内に射出した後に、成形品内部に加圧ガスを注入する方法、特許3819972号公報等に記載のように、樹脂組成物を金型キャビティ内に射出した後に、成形品の片面に対応するキャビティに加圧ガスを注入する方法、及び特許3349070号公報等に記載のように、熱可塑性樹脂に予めガスを充てんさせ成形する方法である。これらのガスアシスト成形法は、成形品、及び製品形状により、適宜選択されるものである。ガスアシスト成形法は、品位や生産安定性、経済性等の観点から、射出成形・射出圧縮成形、及びこれらと金型内複合成形とを組み合わせた成形方法が好ましい。
さらに、本実施形態の成形品の製造方法は、ポリアセタール樹脂組成物とゴムやエラストマーとを含む各種樹脂との接着(超音波接着、高周波接着、熱板接着、熱プレス成形、多層射出成形、多層ブロー成形等の方法は問わない)により、2層以上の成形品とする方法であることで、各種樹脂の優れた性能(耐衝撃性、摺動性、耐薬品性等)を付与し、優れた意匠性を有する外観をもった成形体を得ることができる。
〔用途〕
本実施形態のポリアセタール樹脂成形品は、機構部分や摺動部分を備えた意匠部品に用いることができる。具体的なポリアセタール樹脂成形品は、例えば、OA機器、音楽、映像若しくは情報機器、又は通信機器に用いられる部品、オフィス家具又は住設機器に用いられる工業部品、及び自動車内外装用に用いられる部品のいずれかの部品であることが好ましい。また、成形品は、自動車用内装部品であるインナーハンドル、シフトノブ、ステアリング及びホイール、レバー類、スイッチ類、ボタン類及びその他の機能部品、並びに装飾部品への利用も好適である。
さらに、外観部品によっては、成形時に一部又は全体にシボの入った金型を用いて、意匠性を付与する場合がある。本実施形態によるポリアセタール樹脂成形品は、シボの転写性に優れる効果や、高い明度を維持する効果があり、これらの効果が顕著に発現されるため、シボの入った金型による成形品であることが好ましい。
以下、実施例及び比較例によって本実施形態を具体的に説明するが、本実施形態はその要旨を超えない限り、これらの実施例及び比較例によって何ら限定されるものではない。
なお、実施例及び比較例中の原材料の入手方法は以下のとおりである。
(調製ポリアセタール・コポリマーA1〜A5からなる中間ペレット)
実施例及び比較例で使用した、各ポリアセタール・コポリマー及びこれらに添加剤等を含有させた各調製ポリアセタール・コポリマーA1〜A5(以下、「成分A1」、「成分A2」、「成分A3」、「成分A4」、「成分A5」という。)は、以下の通りに調製した。なお、成分A1〜A5は、後述する成分A11を併せて、成分Aとも総称する。
熱媒を通すことのできるジャケット付セルフ・クリーニングタイプの二軸パドル型連続混合反応機(スクリュー径3インチ、スクリュー径Dに対するスクリュー長さLの比(L/D)=10)を80℃に調整し、主モノマーとしてトリオキサンを2625g/時間で、コモノマーとして1,3−ジオキソランを12g/時間で、連鎖移動剤としてメチラールを(いずれも不純物低減処理済み)、スタティックミキサー(ノリタケ・カンパニー・リミテッド社製、T型・エレメント数21)を通して反応機に連続的にフィードし、重合触媒として三フッ化ホウ素ジ−n−ブチルエーテラートの1質量%シクロヘキサン溶液を用い、重合触媒がトリオキサン1モルに対し2.0×10-5モルになるように添加して重合を行い、重合フレークを得た。なお、上記連鎖移動剤は、目的の調製ポリアセタール・コポリマーのメルトフローレート(MFR)に応じて、2〜5g/時間で添加した。
それぞれ得られた重合フレークを細かく粉砕後、トリエチルアミン1%水溶液中に投入し撹拌を行い、重合触媒の失活を行った後、濾過、洗浄、乾燥を行い、粗ポリマーを得た。得られた粗ポリマーは、粗ポリマー1質量部に対し第4級アンモニウム化合物としてトリエチル(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムギ酸塩を、下記数式(A)を用いて窒素の量に換算して20質量ppmになるように添加し、均一に混合した後、120℃で3時間乾燥し、乾燥ポリマーを得た。
P×14/Q ・・・(A)
式(A)中、Pは、第4級アンモニウム化合物の粗ポリマーに対する濃度(質量ppm)を示し、「14」は、窒素の原子量であり、Qは、第4級アンモニウム化合物の分子量を示す。
図2に示すように、上記乾燥ポリマーをベント付きスクリュー型二軸押出機(プラスチック工業;BT−30、L/D=44、設定温度200℃、回転数80rpm)の前段部分にトップフィーダーより投入し、かかる乾燥ポリマーに対し水を0.5質量%添加して、平均滞留時間1分でポリマー末端を安定化して減圧脱気を行った。次に、後段部分でサイドフィーダーより、乾燥ポリマー100質量部に対して熱安定剤としてポリアミド66を0.05質量部、ステアリン酸カルシウムを0.1質量部、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス−(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾールを0.5質量部、さらに、表1中の添加剤aとして示す、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート(サノールLS−770/X=H)を表1に示す添加量加え、平均滞留時間1分で溶融混合した後、造粒を行った。造粒により得られたペレットを80℃で3時間乾燥し、調製ポリアセタール・コポリマーA1〜A5からなる中間ペレットを得た。原料投入から中間ペレット採取まで、できるだけ酸素の混入を避けて操作を行った。得られた調製ポリアセタール・コポリマーA1〜A5は、ISO 1133条件D(荷重2.16kg・シリンダー温度190℃)によりMFR(メルトフローレート;g/10min)を測定した。結果を、表1に示す。
また、表1に示した調製ポリアセタール・コポリマーA1〜A5を溶媒:HFIP−d2(ヘキサフルオロイソプロピルアルコール、D化率97%、和光純薬98%assay)に24時間かけて溶解させて1.5質量%樹脂溶液を調製した。上記樹脂溶液に対して、JEOL−400核磁気共鳴分光計(1H:400MHz)を用い、温度:55℃、積算回数:500回で、オキシメチレン成分とオキシエチレン成分の帰属ピークの積分を行い、コモノマー成分の共重合量を求めた。オキシメチレン成分をトリオキサン(ホルムアルデヒド三量体)に換算すると、トリオキサン100molに対して、コモノマー成分が3.5〜4.5molであった。
(調製ポリアセタール・ホモポリマーA11からなる中間ペレット)
実施例及び比較例で使用したポリアセタール・ホモポリマー、及びこれらに添加剤等を含有させた調製ポリアセタール・ホモポリマーA11は、以下のとおり調製した。
図4に示す重合装置100を準備した。上記重合装置100において、撹拌翼4付帯撹拌用モータ1で駆動する撹拌機を付帯した熱媒を通すことのできる5Lタンク型のジャケット付重合器2にスラリー循環ライン3a、3bを設けた。そこをn−ヘキサン2Lで満たした。スラリー循環ラインのサイズは3aと3bとを合わせて6φ×2.5mとし、スラリー循環ポンプ9により20L/時間でn−ヘキサンを循環した。この中に脱水したホルムアルデヒドガス200g/時間をその供給ライン5から直接供給した。重合触媒としてジメチルジステアリルアンモニウムアセテートを用い、その重合触媒を反応器直前の循環ラインに供給ライン7を介して供給した。また、系からライン8を通じて抜き出すスラリー分を補うための連鎖移動剤(無水酢酸)を、その供給ライン6から循環ライン3aに添加し、連続的に供給しながら、58℃で重合を行い、粗ポリマーを含む重合スラリーを得た。なお、上記重合触媒と連鎖移動剤は、目的の調製ポリアセタール・ホモポリマーのMFRに応じて調整して添加した。
得られた重合スラリーをヘキサンと無水酢酸との1対1(体積比)混合物中、140℃で2時間反応させ、分子末端をアセチル化することにより安定化を行った。反応後のポリマーを濾取し、2mmHg以下に減圧し80℃に設定した減圧乾燥機で3時間かけて乾燥を行い、ポリアセタール・ホモポリマーのパウダーを得た。その後、熱安定剤としてポリアミド66を0.05質量部、2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ビス−(α,α−ジメチルベンジル)フェニル]ベンゾトリアゾールを0.5質量部加え、さらに表1中の添加剤aとしてビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)−セバケート(サノールLS−770/X=H)を表1に示す添加量を加えて、平均滞留時間1分で溶融混合した後、造粒を行った。造粒により得られたペレットを80℃で3時間乾燥し、調製ポリアセタール・ホモポリマーA11からなる中間ペレットを得た。原料投入から中間ペレット採取まで、できるだけ酸素の混入を避けて操作を行った。
得られた調製ポリアセタール・ホモポリマーA11は、ISO 1133条件D(荷重2.16kg・シリンダー温度190℃)によりMFR(メルトフローレート;g/10min)を測定した。結果を、表1に示す。
(アルミニウム顔料)
実施例及び比較例で使用したアルミニウム顔料(成分B)は、旭化成メタルズ(株)社製アルミ・ペースト「シルビーズ」である。成分Bの製品名、形状、粒径を、表2に示す(「成分B1」、「成分B2」、「成分B3」、「成分B4」)。表2中の粒径とは、平均粒子径であり、その粒子経分布は、一つのピークを示すものである。
(着色剤)
実施例及び比較例で使用した着色剤(成分C)の製品名と製造会社を表3に示した(「成分C1」、「成分C2」、「成分C3」、「成分C4」)。
[実施例1〜20、比較例1〜16]
上記成分Aからなる中間ペレット、成分B及び成分Cを表4〜7に示す配合で、窒素パージ下、溶融混合を行い造粒し、80℃で3時間乾燥し、ポリアセタール樹脂組成物(最終ペレット)を得た。溶融混合には、図3に示すように、ベント付きスクリュー型二軸押出機(プラスチック工業;BT−30、L/D=44、設定温度200℃、回転数100rpm)を用いた。原料の添加は、12.5kg/時間とした。特に記載のない場合、成分Dとしてヒドラジド化合物であるアジピン酸ジヒドラジドをポリアセタール樹脂成分100質量部に対して0.1質量部サイドフィーダーより添加した。
上記最終ペレットを使用し、像鮮明度、耐薬品性、鉛筆硬度、及びFr値、G値を測定するために、成形機(東芝機械;IS−100E、シリンダー温度200℃、金型温度60〜120℃、冷却時間20秒)を用いて、図1に示すような、幅50mm、長さ90mm、厚さ2.5mmであり、ゲート近傍に直径20mmの円形である開口部を有する平板を成形した。成形品はショートショットやバリがでていないことを確認し、試験片とした。なお、金型温度は表4〜7に示すように調整した。
実施例1〜20、比較例1〜16の成形品の特性は、以下に示す方法で測定した。
[溝深さ]
樹脂の合流部分の溝の深さは表面粗さ計((株)東京精密社製、「サーフコム575A」)にて測定した。
[外観不良判定]
樹脂の合流部分に発生しうる、他の部分と様相の異なる線状、黒色の外観の差異を目視にて確認した。判断基準としては、合流部分と他の部分の差異が認められないと場合を「○」、差異があると認められた場合を「×」、その中間である場合には「△」とした。
[像鮮明度]
日本工業規格(JIS K 7374)に規定された「プラスチック−像鮮明度の求め方」により、入射角60°の入射光が試験片から反射する光量を移動する光学くしを通して測定した。試験片からの反射光の光線軸に直交する光学くしを移動させて、光学軸上にくしの透過部分があるときの光量(M)と、くしの遮光部分があるときの光量(m)を求め、両者の差(M−m)と和(M+m)との比率(%)として、下記式から求めた。測定に際しては、スガ試験機株式会社製「写像性測定器“ICM−1T”」を用い、成形品に反射した光量について、光学くしの幅を1.0mmとしたときの測定値とした。
像鮮明度(%)=(M−m)÷(M+m)×100
[耐薬品性]
ドラフト内で水平に置いた試験片(平板成形品)の上面に、35%塩酸をスポイトにより3mL滴下して放置した。1時間経過後に平板上の塩酸を流水にて洗い流し、乾燥後、塩酸による腐食痕の最大深さ(最大高さの値:Rmax値)を表面粗さ計((株)東京精密社製、「サーフコム575A」)にて測定した。
[鉛筆硬度]
JIS−K5400規格に従い、試験片(成形品)表面の鉛筆硬度を測定した。
[Fr値及びG値]
Fr値及びG値は、BYK−Gardner GmbH社製「Spectrophotometter“BYK−mac”」を用いて測定した。ここで、Fr値とは、輝度感の指標であり、上記「BYK−mac」で測定される「Fr値(フロップ値)」で示されるもので、フロップ指数、Flop Index(F.I.)とも称される値であり、入射した光の正反射角を基準線として15°、45°、110°の角度に反射した光のそれぞれの明度(L*)を測定した値から算出される値である。また、G値とは、粒状感の指標であり、上記「BYK−mac」で測定される「G(Graininess)値」で示される値である。
(結果)
実施例1〜4、比較例1〜3のポリアセタール樹脂組成物における、成分A(調製ポリアセタール)及び成分B(アルミニウム顔料)の組成、金型温度、並びに特性を表4に示す。樹脂の合流部分の溝の深さが4μm以下の成形品は、合流部分に発生する樹脂の合流部分に発生しうる、他の部分と様相の異なる線状、黒色の外観の差異を目視にて確認した結果、合流部分と他の部分の差異が認められないため、外観特性に優れていることがわかる。
実施例5〜12、比較例4〜8のポリアセタール樹脂組成物における、成分A(調製ポリアセタール)及び成分B(アルミニウム顔料)の組成、金型温度、並びに特性を表5に示す。樹脂の合流部分の溝の深さが4μm以下である成形品は外観特性が優れ、また、像鮮明度が20%を超えた成形品は、少なくとも35%塩酸による腐食痕の深さが浅く、鉛筆硬度が高い傾向にあり、像鮮明度が20%を超えた成形品にすることにより、表面外観特性、耐薬品性、及び硬度のバランスに優れることがわかる。
実施例13〜17、比較例9〜13のポリアセタール樹脂組成物における、成分A(調製ポリアセタール)及び成分B(アルミニウム顔料)の組成、金型温度、並びに特性を表6に示す。使用するポリアセタール樹脂がホモポリマー、コポリマーの区別なく、また、ポリアセタール樹脂が流動性の区別なく、樹脂の合流部分の溝の深さが4μm以下である成形品は外観特性が優れ、また、像鮮明度が20%を超えた成形品は、35%塩酸による腐食痕の深さが浅く、鉛筆硬度が高い傾向にあり、像鮮明度が20%を超えた成形品にすることにより、表面外観特性、耐薬品性、及び硬度のバランスに優れることがわかる。
実施例18〜20、比較例14〜16のポリアセタール樹脂組成物における、成分A(調製ポリアセタール)、成分B(アルミニウム顔料)及び成分C(着色剤)の組成、金型温度、並びに特性を表7に示す。使用するポリアセタール樹脂に着色剤が添加されている場合においても、樹脂の合流部分の溝の深さが4μm以下である成形品は外観特性が優れ、また、像鮮明度が20%を超えた成形品は、35%塩酸による腐食痕の深さが浅く、鉛筆硬度が高い傾向にあり、像鮮明度が20%を超えた成形品にすることにより、表面外観特性、耐薬品性、及び硬度のバランスに優れることがわかる。