JP2018090656A - 樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
このため、材料面からエラストマーを用いる改良工夫が数多く提案されている。しかし、白色系に着色された無機充填材添加樹脂組成物ではエラストマー添加による耐衝撃性付与効果は小さく、実用的ではない。
現在、この問題の具体的な解決策は開示されておらず、改良した樹脂組成物が望まれている。
[1]
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)無機充填材の合計100質量部に対し、
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂を40〜99質量部、
(b)無機充填材を1〜60質量部、
(c)酸化チタンを0.1〜5質量部、
(d)炭酸カルシウムを0.3〜10質量部
含むことを特徴とする、樹脂組成物。
(d)炭酸カルシウムの平均粒径が0.1〜10μmである、[1]に記載の樹脂組成物。
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂が、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂とを含み、
上記ポリフェニレンエーテルと上記ポリスチレン系樹脂との質量割合(ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン系樹脂)が、99/1〜5/95である、[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
上記ポリスチレン系樹脂が、アタクチックポリスチレン及び/又はハイインパクトポリスチレンである、[3]に記載の樹脂組成物。
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)無機充填材の合計100質量部に対し、(e)縮合リン酸エステル系難燃剤を2〜20質量部含む、[1]〜[4]のいずれかに記載の樹脂組成物。
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)無機充填材の合計100質量部に対し、(f)エラストマーを1〜20質量部含む、[1]〜[5]のいずれかに記載の樹脂組成物。
(f)エラストマーが、ブロック共重合体及び/又は水添ブロック共重合体である、[6]に記載の樹脂組成物。
本実施形態の樹脂組成物は、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂(本明細書において、「(a)成分」と記載する場合がある。)、(b)無機充填材(本明細書において、「(b)成分」と記載する場合がある。)、(c)酸化チタン(本明細書において、「(c)成分」と記載する場合がある。)、及び(d)炭酸カルシウム(本明細書において、「(d)成分」と記載する場合がある。)を含み、(a)成分及び(b)成分の合計100質量部に対し、(a)成分の含有量が40〜99質量部、(b)成分の含有量が1〜60質量部、(c)成分の含有量が0.1〜5質量部、(d)成分が0.3〜10質量部である。
このように構成されているため、本実施形態の樹脂組成物は、白色度を維持しつつ、優れた耐衝撃性及び振動疲労特性を発揮することができる。
本実施形態の樹脂組成物は、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂(本明細書において、単に「PPE系樹脂」と記載する場合がある。)を含有するため、難燃性及び耐熱性に優れる。
上記PPE系樹脂はPPEを含有するため、本実施形態の樹脂組成物は、難燃性及び耐熱性に一層優れる。
上記PPEは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記PPEとしては、上記ホモ重合体及び/又は上記共重合体と、上記変性PPEとの、任意の割合の混合物を用いてもよい。
上記ポリスチレン系樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記ポリスチレン系樹脂としては、スチレン系樹脂100質量%に対してスチレン系化合物に由来する構成単位を60質量%超含むものが好ましく、70質量%以上含むことがより好ましい。
本実施形態に用いる(b)無機充填材としては、例えば、繊維状の無機充填材、板状の無機充填材等が挙げられる。上記無機充填剤は、0.1質量%以上の白色系の無機充填材(例えば、JIS Z8715に準拠して測定される白色度が70%以上の無機充填材)が含まれていてもよい。上記無機充填剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
なお(b)成分に、後述の、(c)酸化チタン、(d)炭酸カルシウム、(e)縮合リン酸エステル系難燃剤、(f)エラストマーは含まれないものとする。
上記繊維状の無機充填材の繊維の平均直径(D)と平均長さ(L)の比で表されるL/Dは、その補強効果の観点から、5以上であることが好ましく、20以上であることがより好ましく、100以上であることがさらに好ましく、また、500以下であることが好ましい。
上記板状の無機充填材の平均厚み(H)と平均板径(R)の比で表されるR/Hは、その補強効果の観点から、5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましく、20以上であることがさらに好ましく、また、3000以下であることが好ましい。
無機充填材に対する表面処理としては、例えば、シラン系やチタネート系等の種々のカップリング剤による表面処理等が挙げられる。中でも、樹脂との密着性の観点から、アミノシラン又はエポキシシランによる表面処理が好ましい。樹脂と無機充填材とが密着することで、振動疲労特性及び耐衝撃強度が一層向上する。
無機充填材に対する表面処理の方法としては、例えば、ガラス繊維の場合は繊維引き取り時にシランカップリング剤溶液に浸漬し乾燥する、短繊維や粉末状の場合はシランカップリング剤溶液を含浸し乾燥する等の方法が挙げられる。
本実施形態に用いる(c)酸化チタンとしては、特に限定されるものではなく、公知の酸化チタンを使用できる。
なお、1次粒径は、JIS Z8825により測定することができる。
本実施形態に用いる(d)炭酸カルシウムの平均粒径は、0.1〜10μmの範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.5〜5μmである。平均粒径が上記範囲にあることで、分散性、白色着色性と製造時のハンドリング性、耐衝撃性及び振動疲労特性のバランスの点で好ましい。
平均粒径は、例えば、電子顕微鏡(JIS Z8827)やレーザー回折式粒度分布測定装置により、JIS Z8825に準拠して測定することができる。
(d)炭酸カルシウムに対する表面処理としては、特に限定されるものではないが、例えば、脂肪酸、樹脂酸、珪酸、燐酸、シランカップリング剤、アルキルアリールスルホン酸またはその塩等による表面処理等が挙げられる。脂肪酸としては、炭素数6〜31、好ましくは炭素数12〜28の飽和または不飽和脂肪酸が挙げられる。中でも、分散性と製造時のハンドリング性の観点から、脂肪酸で表面処理を施したものが好ましい。また、(d)成分として脂肪酸で表面処理を施した炭酸カルシウムを用いると、樹脂に無機充填材がより均一分散し、樹脂組成物の振動疲労特性、耐衝撃強度が一層優れる。
本実施形態の樹脂組成物は、(e)縮合リン酸エステル系難燃剤を含んでいてもよい。(e)成分を含むことにより、(a)成分のポリフェニレンエーテル系樹脂の助難燃効果と(e)成分の難燃性付与効果とが相まって、本実施形態の樹脂組成物に対する難燃性付与に大きな効果を奏する。
なお、上記nが異なるリン酸エステル及び/又はその縮合物である場合、上記nはそれらの平均値を表す。n=0である場合は、式(2)の化合物は、リン酸エステル単量体を示す。
本実施形態の樹脂組成物は、必要により(f)成分として、エラストマーを含んでも構わない。
(f)成分としては、少なくとも2個の芳香族ビニル化合物を主体とする重合体ブロックと少なくとも1個の共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックとからなるブロック共重合体(以下、単に「ブロック共重合体」と記載する場合がある。)及び/又はブロック共重合体の水素添加物が挙げられる。これらブロック共重合体を含有することにより、本実施形態の樹脂組成物は、一層優れた耐衝撃性を有する。
(f)成分がスチレン系化合物に由来する構成単位を含む重合体を含む場合、該重合体は、該重合体100質量%に対するスチレン系化合物に由来する構成単位を60%以下含むものであってもよい。
また、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックにおける「主体とする」に関しても同様で、少なくとも50質量%以上が共役ジエン化合物に由来する構成単位であるブロックを指す。より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは80質量%以上、最も好ましくは90質量%以上である。
例えば、芳香族ビニル化合物を主体とする重合体ブロック中に、ランダムに少量の共役ジエン化合物等の他の化合物に由来する構造単位が結合されている重合体ブロックの場合であっても、該重合体ブロックの50質量%以上が芳香族ビニル化合物に由来する構成単位より形成されていれば、芳香族ビニル化合物を主体とするブロック共重合体とみなす。また、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックの場合においても同様である。
(f)成分は、上記ブロック共重合体の混合物であっても構わない。
本実施形態の樹脂組成物は、上述した成分の他に、樹脂組成物の、白色性の維持、耐衝撃性、振動疲労特性を損なわない範囲で、必要に応じてその他の成分を含有してもよい。
本実施形態の樹脂組成物は、上述した(a)〜(d)成分、さらに必要に応じて(e)成分、(f)成分、その他の成分を溶融混練することにより製造することができる。
1.本実施形態の樹脂組成物に含まれる(a)成分、(c)成分、(d)成分及び(f)成分の全量又は一部、必要に応じて(b)成分の一部、を溶融混練し(第一混練工程)、第一混練工程で得られた溶融状態の混練物に対し、(a)成分、(c)成分、(d)成分及び(f)成分の残量、(e)成分の全量を供給して溶融混練し(第二混練工程)、第二混練工程で得られた溶融状態の混練物に対し、(b)成分の全量又は一部を供給して溶融混練する(第三混練工程)、製造方法。
2.本実施形態の樹脂組成物に含まれる(a)成分、(e)成分、(f)成分の全量、を溶融混練し(第一混練工程)一度冷却しペレット化した後、他の(b)成分、(c)成分及び(d)成分の全量を供給し溶融混練を行う(第二混練工程)、製造方法。
3.本実施形態の樹脂組成物に含まれる(a)〜(f)成分の全量を溶融混練する方法。
本実施形態の樹脂組成物の成形品は、光学機器機構部品、光源ランプ周り部品、金属フィルム積層基板用シート又はフィルム、ハードディスク内部部品、光ファイバー用コネクタフェルール、プリンター部品、コピー機部品、自動車ラジエタータンク部品等の自動車エンジンルーム内部品や自動車ランプ部品等の成形品として広く使用することができる。
ISO 179に記載された方法により、シャルピー衝撃強さ(kJ/m2)を測定した。値が高いほど耐衝撃性に優れていると評価した。
JIS K7118及びK7119に準じて油圧サーボ疲労試験機(株式会社鷺宮製作所製、EHF−50−10−3)を用い、23℃の雰囲気下、周波数30Hzの正弦波にて引張り荷重(50MPa)を負荷し、破断した振動回数を求めた。破断までの振動回数が多い方が耐振動疲労特性に優れていると評価した。
JIS Z8715に準じて測色色差計(日本電色工業株式会社製ZE−2000)を用い、L値を求めた。L値が高いほど白色度が高いと評価した。
UL94(米国Under Writers Laboratories Incで定められた規格)の垂直燃焼試験方法に従って試験を行った。
(a1):PPE(ポリフェニレンエーテル)
2,6−キシレノールを酸化重合して得たポリフェニレンエーテル(濃度0.5g/dLのクロロホルム溶液で30℃で測定した還元粘度:0.51dL/g)。
(a2):ハイインパクトポリスチレン(商品名「ポリスチレンH9405」、PSジャパン社製)。
(b1)平均直径13μm、平均長さ3,000μm。アミノシラン系カップリング剤で表面処理した、ガラス繊維。
(b2)平均直径6μm、平均長さ3,000μm。エポキシシラン系カップリング剤で表面処理した、炭素繊維。
(b3)平均板径130μm、平均厚み5μm。アミノシラン系カップリング剤で表面処理した、ガラスフレーク。
(b4)平均粒径3μmのタルク(商品名「ハイトロンA」、竹原化学工業(株)社製)。
(b5)カーボンブラック(商品名「#980」、三菱化学(株)社製)。
(c1)酸化チタン(一次粒径0.3μm、商品名「RTC−30」、HUNTSMAN(英国)社製)。
(d1)平均粒径12μmの炭酸カルシウム。
(d2)平均粒径6μmの炭酸カルシウム(商品名「サンライトSL−100」、竹原化学工業(株)社製)。
(d3)平均粒径1.3μmの炭酸カルシウム(商品名「サンライトSL−2200」、竹原化学工業(株)社製)。
(d4)平均粒径0.08μmの炭酸カルシウム(商品名「ネオライトSP」、竹原化学工業(株)社製)。
(e1)芳香族縮合リン酸エステル(商品名「CR−741」、大八化学工業(株)社製)。
(f1)ポリスチレン−水素添加されたポリブタジエン−ポリスチレンの構造を有し、結合スチレン量33%、数平均分子量246,000、分子量分布1.07、ポリブタジエン部の水素添加率が99.8%の水添ブロック共重合体を合成した。
(f2)ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレンの構造を有し、結合スチレン量40%、数平均分子量90,000、分子量分布1.17のブロック共重合体を合成した。
二軸押出機ZSK−40(WERNER&PFLEIDERER社製)を用いて樹脂組成物の製造を行った。この二軸押出機において、原料の流れ方向に対して上流側に第1原料供給口を設け、これより下流に第1真空ベント、第2原料供給口、第3原料供給口を設け、さらにその下流に第二真空ベントを設けた。第2原料供給口は押出機上部開放口からギアポンプを用いて行った。
上記のように設定した押出機を用い、上記に示した組成で(a)成分、(c)成分、(d)成分、(f)成分を第一原料供給口から、(e)縮合リン酸エステル系難燃剤を第二原料供給口から、(b)無機充填材を第3原料供給口から添加し、押出温度240〜310℃、スクリュー回転数300rpm、吐出量100kg/時間の条件にて溶融混練し、ペレットを製造した。なお、(b)成分のうち、(b4)、(b5)成分は、第一原料供給口から添加した。
この樹脂組成物のペレットを用いて250〜310℃に設定したスクリューインライン型射出成形機に供給し、金型温度60〜120℃の射出成形条件でASTM TYPE1振動疲労測定用成形品を得た。ここで得た成形品を23℃相対湿度50%に24時間以上放置し、(2)振動疲労試験及び(3)白色度の測定を行った。
また、同上の射出成形条件にてISO 10724−1に従い試験片タイプAを成形した。このテストピースを用いて(1)シャルピー衝撃強度(ISO 179)を測定した。
さらに、同上の射出成形条件にて長さ127mm、幅12.7mm、厚み1.6mmの試験片を成形した。これを用い、UL94に準拠した垂直燃焼試験を行い、(4)難燃性の評価を行った。
これらの結果を併せて表1〜2に記載した。
表1〜2に示すように、実施例1〜13の樹脂組成物は、耐衝撃性、振動疲労特性に優れ、さらに白色度も優れていることが分かった。
比較例1〜6は、実施例と比較して、耐衝撃性、振動疲労特性及び白色度のいずれか1つ以上が劣る結果となった。
Claims (7)
- (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)無機充填材の合計100質量部に対し、
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂を40〜99質量部、
(b)無機充填材を1〜60質量部、
(c)酸化チタンを0.1〜5質量部、
(d)炭酸カルシウムを0.3〜10質量部
含むことを特徴とする、樹脂組成物。 - (d)炭酸カルシウムの平均粒径が0.1〜10μmである、請求項1に記載の樹脂組成物。
- (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂が、ポリフェニレンエーテルとポリスチレン系樹脂とを含み、
前記ポリフェニレンエーテルと前記ポリスチレン系樹脂との質量割合(ポリフェニレンエーテル/ポリスチレン系樹脂)が、99/1〜5/95である、請求項1又は2に記載の樹脂組成物。 - 前記ポリスチレン系樹脂が、アタクチックポリスチレン及び/又はハイインパクトポリスチレンである、請求項3に記載の樹脂組成物。
- (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)無機充填材の合計100質量部に対し、(e)縮合リン酸エステル系難燃剤を2〜20質量部含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂及び(b)無機充填材の合計100質量部に対し、(f)エラストマーを1〜20質量部含む、請求項1〜5のいずれか1に記載の樹脂組成物。
- (f)エラストマーが、ブロック共重合体及び/又は水添ブロック共重合体である、請求項6に記載の樹脂組成物。
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