JP2019043999A - 軽量化及びリブ設計が可能な樹脂組成物による表面性が良好な射出発泡成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】 携帯電話、パソコンハウジングなどの電化製品や自動車のフェンダー、ドアパネル、バックドアパネル、ガーニッシュ、ピラー、及びスポイラーなどの車両用部材における薄肉成形に比べて、更に軽量化が可能で、表面性が良好かつリブ設計が可能な射出発泡成形体をさらに表面性を改善させた射出発泡成形体を提供すること【解決手段】 本発明の射出発泡成形体は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物の射出発泡成形体である。【選択図】 なし
Description
本発明は軽量、表面性良好、かつリブ補強設計が可能な射出発泡成形体に関する。
ポリカーボネート樹脂は、エンジニアリングプラスチックの中でも最高の耐衝撃性を有し、耐熱性も良好な樹脂として知られており、これらの特徴を生かして種々の分野に使用されているが、耐薬品性、成形加工性が良くなく、衝撃強度の厚さ依存性を有するなどの欠点を有している。
一方、熱可塑性ポリエステルは、耐薬品性、成形加工性に優れているが、耐衝撃性、寸法安定性等に劣る欠点を有している。
このようなそれぞれの材料の特徴を生かし、欠点を補完することを目的として種々の樹脂組成物が提案されているが、自動車部品等に要求される耐衝撃性、耐熱性、耐薬品性、耐候性、成形性等を同時に満足させる観点からは十分ではない。
また、ポリカーボネート樹脂と、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等で変性されたポリエステルとからなる樹脂組成物も提案されているが、成形性は改善されるものの、耐熱性が自動車外装部品には不十分である。
また、ポリカーボネート樹脂と、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等で変性されたポリエステルとからなる樹脂組成物も提案されているが、成形性は改善されるものの、耐熱性が自動車外装部品には不十分である。
さらに、ポリカーボネート樹脂、及びビスフェノール類のポリアルキレングリコール付加物をブロック単位として含有するポリエステル−ポリエーテル共重合体からなる樹脂組成物が提案されており、例えば、特許文献1は、分子量1000のビスフェノールAポリエチレンオキシド付加物を30%含有するポリエチレンテレフタレートブロック共重合体5部、及びポリカーボネート95部からなる組成物の透明性、耐溶剤性に優れた成形体を開示している。
しかし、特許文献1の組成物の成形性は十分ではない。特許文献2には、その原因が、組成物中のポリエステル−ポリエーテル共重合体のポリアルキレングリコール付加物の重合度が低く、成形性の改善効果が不十分であること、及び、ポリエステル−ポリエーテル共重合体を得るために使用する触媒であるアンチモン化合物が、成形時に組成物中のポリカーボネート樹脂に悪影響を与えていること、さらに、ポリカーボネート樹脂、及び特定のポリエステル−ポリエーテル共重合体を主成分とする樹脂組成物とすることで、成形性を向上させ、機械的特性も改良しうることを見いだしたことが記載されている。
現在、携帯電話、パソコンハウジングなどの電化製品や、自動車のフェンダー、ドアパネル、バックドアパネル、ガーニッシュ、ピラー、およびスポイラーなどの車両用部材には環境対応の観点から軽量化が求められており、それに伴い成形品厚みの2.0〜2.5mmへの薄肉化が進められているが、今後はさらにはそれ以上の軽量化が求められることが容易に予想される。
さらなる軽量化を達成するにはさらに薄肉化することとなるが、2.0〜2.5mmよりも薄肉とする場合にはリブ厚みの調整が不可能になる。リブを厚くすれは、リブと成形体との成形後の収縮差による変形が起こり、リブを薄くすると補強効果の低下と流動末端部への樹脂充填が困難になる。つまり、樹脂組成物起因ではなく、既存の射出成形では、製品設計上これ以上の薄肉化による軽量化は困難であった。
一方で、自動車外装部品の軽量化手法として、射出発泡成形が取り組まれている。しかし、ポリカーボネート単体では均一微細な発泡層が得られ難い。その解決手法として、特許文献3ではポリカーボネート海相にポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド等の結晶性樹脂を10μm以下で分散させた島相を形成させ、射出充填後の冷却発泡工程時に分散粒子の結晶化を核として島相を起点として微細発泡化させる技術が公開されている。しかしながら、海相のポリカーボネート樹脂の発泡時の伸張粘度が不足しているため、高発泡倍率に耐えることができず、軽量化率も10%未満に留まるものであった。さらに、超臨界流体を含浸させ低粘度化はできるが、自動車外装部品に適する外観レベルには到達しえなかった。上述してきたように、これまでポリカーボネート及びその他結晶性樹脂のポリマーアロイによる薄肉成形や発泡成形で不可能な軽量化を達成し、表面性も良くかつリブ設計が可能な射出成形体はなかった。
本発明の目的は、携帯電話、パソコンハウジングなどの電化製品や自動車のフェンダー、ドアパネル、バックドアパネル、ガーニッシュ、ピラー、及びスポイラーなどの車両用部材における薄肉成形よりも、更に軽量化が可能で、表面性も良好かつリブ設計が可能な成形体を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、「ポリカーボネート樹脂」、「熱可塑性ポリエステル系樹脂」、「ポリエステル−ポリエーテル共重合体」及び「発泡剤」を含有する樹脂組成物の射出発泡成形体によって上記の課題が解決できることを見出している。
さらに本発明者らが、鋭意検討を重ねた結果、以下の組成物とした射出発泡成形体とすることにより、成形体の外観をさらに改善できることを見出した。
すなわち、本発明は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物の射出発泡成形体に関する。
また、本発明は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物を、固定型及び、任意の位置に前進及び後退が可能な可動型から構成され、初期キャビティクリアランスt0≦1.8mmの金型に射出充填する工程、及び、射出充填完了後、コアバック後キャビティクリアランスtf≧2.0mmとなるように可動型を後退させて発泡させる工程を含む射出発泡成形体の製造方法に関する。
さらに、本発明は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する射出発泡成形用樹脂組成物に関する。
さらに、本発明では、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体が、ポリエチレンテレフタレート単位、及び、下記一般式6で表される変性ポリエーテル単位を含むことが好ましい。
(式中、m、及びnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、m及びnはそれぞれ0〜50の整数であって、10≦m+n≦50である。)
(E)発泡剤が熱膨張性マイクロカプセルであることが好ましい。
射出発泡成形体が、固定型及び、任意の位置に前進及び後退が可能な可動型から構成され、初期キャビティクリアランスt0≦1.8mmの金型に樹脂組成物を射出充填完了した後、コアバック後キャビティクリアランスtf≧2.0mmとなるように、可動型を後退させて発泡させることにより得られることが好ましい。
射出発泡成形体が、固定型及び、任意の位置に前進及び後退が可能な可動型から構成され、初期キャビティクリアランスt0≦1.8mmの金型に樹脂組成物を射出充填完了した後、コアバック後キャビティクリアランスtf≧2.0mmとなるように、可動型を後退させて発泡させることにより得られることが好ましい。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂がポリアルキレンテレフタレート樹脂であることが好ましい。
射出発泡成形体の厚みが2.0〜6.0mmであることが好ましい。
射出発泡成形体の比重が0.3〜1.2g/cm3であることが好ましい。
射出発泡成形体の厚みが2.0〜6.0mmであることが好ましい。
射出発泡成形体の比重が0.3〜1.2g/cm3であることが好ましい。
本発明によれば、薄肉成形に比べて、更なる軽量化とリブ設計の両立が可能な上に、さらに外観が改善された射出発泡成形体の作製が可能となる。
以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は以下の説明に限定されるものではない。
<射出発泡成形用樹脂組成物>
本発明の射出発泡成形用樹脂組成物は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する。また、(F)耐衝撃改質剤や(G)板状フィラーを含んでもよい。
本発明の射出発泡成形用樹脂組成物は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する。また、(F)耐衝撃改質剤や(G)板状フィラーを含んでもよい。
<(A)ポリカーボネート樹脂>
(A)ポリカーボネート樹脂とは、フェノール性水酸基を2個有する化合物(以下、2価フェノールという)より誘導されるポリカーボネート樹脂であり、通常2価フェノールとホスゲン、あるいは2価フェノールと炭酸ジエステルとの反応により得られる樹脂のことである。
(A)ポリカーボネート樹脂とは、フェノール性水酸基を2個有する化合物(以下、2価フェノールという)より誘導されるポリカーボネート樹脂であり、通常2価フェノールとホスゲン、あるいは2価フェノールと炭酸ジエステルとの反応により得られる樹脂のことである。
前記2価フェノールとしては、ビフェノール、メチレンビスフェノール(ビスフェノールF)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)スルホン(ビスフェノールS)、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)等が挙げられる。これらの中でもビスフェノールAが好適であるが、これに限定されるものではない。
(A)ポリカーボネート樹脂の分子量としては、耐衝撃性、耐薬品性、成形加工性等の観点から、数平均分子量で10000〜60000のものが好ましく、10000〜30000のものがより好ましい。
(A)ポリカーボネート樹脂の分子量としては、耐衝撃性、耐薬品性、成形加工性等の観点から、数平均分子量で10000〜60000のものが好ましく、10000〜30000のものがより好ましい。
<(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂>
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂は、ジカルボン酸とジオールとを重縮合することにより得られる単位を90重量%以上含む樹脂である。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート、フタル酸系ポリエステル等が挙げられる。これらの中でも、ポリアルキレンテレフタレート樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートがより好ましく、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂の量は、(A)100重量部に対して、10〜100重量部が好ましく、20〜70重量部がより好ましく、25〜50重量部が特に好ましい。10重量部未満では、耐熱性が低下する傾向があり、100重量部を超えると、ポリカーボネートの衝撃強度を損なう傾向がある。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂は、後述の(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体と同様に、ゲルマニウム化合物を触媒に用いる方法等で製造することができる。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂は、ジカルボン酸とジオールとを重縮合することにより得られる単位を90重量%以上含む樹脂である。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート、フタル酸系ポリエステル等が挙げられる。これらの中でも、ポリアルキレンテレフタレート樹脂が好ましく、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレンテレフタレートがより好ましく、ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂の量は、(A)100重量部に対して、10〜100重量部が好ましく、20〜70重量部がより好ましく、25〜50重量部が特に好ましい。10重量部未満では、耐熱性が低下する傾向があり、100重量部を超えると、ポリカーボネートの衝撃強度を損なう傾向がある。
(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂は、後述の(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体と同様に、ゲルマニウム化合物を触媒に用いる方法等で製造することができる。
<(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体>
本発明で使用される(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位とポリエーテル単位を含むことが好ましい。
前記ポリエーテル単位は、例えば、下記一般式1、一般式2、一般式3、一般式4及び一般式5で表されるものが挙げられる。
本発明で使用される(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位とポリエーテル単位を含むことが好ましい。
前記ポリエーテル単位は、例えば、下記一般式1、一般式2、一般式3、一般式4及び一般式5で表されるものが挙げられる。
(式中、−A−は、−O−、−S−、−SO−、−SO2−、−CO−、炭素数1〜20のアルキレン基、又は炭素数6〜20のアルキリデン基である。R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、及びR8は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜5の1価の炭化水素基である。R9、及びR10は、それぞれ炭素数1〜5の2価の炭化水素基である。m、及びnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、m及びnはそれぞれ0〜70の整数であって、10≦m+n≦70である。)
(式中、R1、R2、R3、及びR4は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜5の1価の炭化水素基である。R5、及びR6は、それぞれ、炭素数1〜5の2価の炭化水素基である。m、及びnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、m及びnはそれぞれ0〜70の整数であって、10≦m+n≦70である。)
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、及びR6は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜5の1価の炭化水素基である。R7、及びR8は、それぞれ、炭素数1〜5の2価の炭化水素基である。m、及びnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、m及びnはそれぞれ0〜70の整数であって、10≦m+n≦70である。)
(式中、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、及びR8は、それぞれ、水素原子、ハロゲン原子、又は炭素数1〜5の1価の炭化水素基である。R9、及びR10は、それぞれ、炭素数1〜5の2価の炭化水素基である。m、及びnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、m及びnはそれぞれ0〜70の整数であって、10≦m+n≦70である。)
(式中、R1は、炭素数1〜5の2価の炭化水素基である。mはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、mは2〜70の整数である。)
これらの中でも、下記一般式6で示されるものが好ましい。
これらの中でも、下記一般式6で示されるものが好ましい。
(式中、m、及びnはオキシアルキレン単位の繰り返し単位数を示し、m及びnはそれぞれ0〜50の整数であって、10≦m+n≦50である。)
前記芳香族ポリエステル単位は、芳香族ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸エステルと、ジオールから得られる交互重縮合体である。
前記芳香族ポリエステル単位は、芳香族ジカルボン酸または芳香族ジカルボン酸エステルと、ジオールから得られる交互重縮合体である。
前記芳香族ポリエステル単位は、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレート単位;ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートなどのポリアルキレンナフタレート単位である。これらの中でも、ポリアルキレンテレフタレート単位が好ましく、ポリエチレンテレフタレート単位がより好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸等が例示される。中でも、テレフタル酸が好ましい。
前記芳香族ジカルボン酸エステルとしては、上記芳香族ジカルボン酸のジアルキルエステルが上げられる。
前記芳香族ジカルボン酸エステルとしては、上記芳香族ジカルボン酸のジアルキルエステルが上げられる。
また、芳香族ジカルボン酸以外に、オキシ安息香酸等の他の芳香族オキシカルボン酸、あるいは、アジピン酸、セバチン酸、シクロヘキサン1・4−ジカルボン酸等の脂肪族、又は脂環族ジカルボン酸を併用してもよい。
前記ジオールは、例えば、エチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサンジオール、デカンジオール、シクロヘキサンジメタノール等の炭素数2〜10のグリコールである。
前記芳香族ポリエステルの溶液粘度としては、得られる成形品の耐衝撃性、耐薬品性や成形加工性の観点から、フェノール/テトラクロロエタン=1/1(重量比)混合溶媒中、25℃で濃度0.5g/dlにおける対数粘度(IV値)が0.3〜1.0であることが好ましい。
(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体の製造方法は、特に限定されないが、(1)芳香族ジカルボン酸、ジオール、及び、ポリエーテルを反応させる直接エステル化法、(2)芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステル、ジオール、及び、ポリエーテルを反応させるエステル交換法、(3)芳香族ジカルボン酸ジアルキルエステルとジオールのエステル交換中、又は、エステル交換後に変性ポリエーテルを加えて、重縮合する方法、(4)高分子の芳香族ポリエステルを用い、ポリエーテルと混合後、溶融減圧下でエステル交換する方法等が挙げられる。
(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体の製造において用いることができる触媒は、例えば、ゲルマニウム化合物やアンチモン化合物である。
アンチモン化合物を触媒として使用する場合には、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体中に残存したアンチモン化合物が、溶融混練や溶融成形時にポリカーボネート樹脂を分解し、分解により生じた炭酸ガスにより、得られた成形体の外観に、銀条や発泡が発生する場合がある。
アンチモン化合物を触媒として使用する場合には、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体中に残存したアンチモン化合物が、溶融混練や溶融成形時にポリカーボネート樹脂を分解し、分解により生じた炭酸ガスにより、得られた成形体の外観に、銀条や発泡が発生する場合がある。
ゲルマニウム化合物を触媒として使用する場合には、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体中に残存したゲルマニウム化合物が、ポリカーボネート樹脂を分解することがほぼないため、得られる成形体の外観は良好である。
前記のゲルマニウム系化合物としては、二酸化ゲルマニウム等のゲルマニウム酸化物、ゲルマニウムテトラエトキシド、ゲルマニウムテトライソプロポキシド等のゲルマニウムアルコキシド、水酸化ゲルマニウム及びそのアルカリ金属塩、ゲルマニウムグリコレート、塩化ゲルマニウム、酢酸ゲルマニウム等が挙げられる。これらは単独又は2種以上組み合わせて用いられる。これらのゲルマニウム系化合物の中では、二酸化ゲルマニウムが特に好ましい。重合時に投入するゲルマニウム化合物の濃度は、1000ppm以下とするのが経済的に好ましい。
本発明において、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体の量は、(A)100重量部に対して、5〜60重量部が好ましく、10〜50重量部がより好ましく、20〜40重量部がさらに好ましい。5重量未満であると、流動改質効果が得られにくい傾向があり、60重量部を超えると耐熱性及び衝撃強度などの機械特性を損なうおそれがある。
本発明で使用される(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位としてポリアルキレンテレフタレート単位、ポリエーテル単位として上記一般式1、一般式2、一般式3、又は一般式4で示される変性ポリエーテル単位を含むことが好ましい。また、(C)は、芳香族ポリエステル単位としてポリエチレンテレフタレート単位、ポリエーテル単位として上記一般式1で示される変性ポリエーテル単位を含むことがより好ましい。(C)がポリエチレンテレフタレート単位と一般式1で示される変性ポリエーテル単位を含む場合、一般式1における(m+n)の数平均は、10以上であり、20以上がより好ましく、25以上がさらに好ましい。(m+n)が10未満であると、熱安定性の改善が少ないおそれがある。また、(m+n)は70以下であり、50以下がより好ましく、40以下がさらに好ましい。(m+n)が70を超えると、流動性が低下し、成形体の表面性が悪くなるおそれがある。さらに、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位としてポリエチレンテレフタレート単位、ポリエーテル単位として上記一般式6で示される変性ポリエーテル単位を含むことが特に好ましい。(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体がポリエチレンテレフタレート単位と一般式6で示される変性ポリエーテル単位を含む場合、一般式6における(m+n)の数平均は、10以上であり、20以上が好ましく、25以上がより好ましい。(m+n)が10未満であると、熱安定性の改善が少ないおそれがある。また、(m+n)は50以下であり、40以下が好ましく、30以下がさらに好ましい。50を超えると、流動性が低下し、成形体の表面性が悪くなるおそれがある。
本発明で使用される(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位としてポリアルキレンテレフタレート単位、ポリエーテル単位として上記一般式1、一般式2、一般式3、又は一般式4で示される変性ポリエーテル単位を含むことが好ましい。また、(C)は、芳香族ポリエステル単位としてポリエチレンテレフタレート単位、ポリエーテル単位として上記一般式1で示される変性ポリエーテル単位を含むことがより好ましい。(C)がポリエチレンテレフタレート単位と一般式1で示される変性ポリエーテル単位を含む場合、一般式1における(m+n)の数平均は、10以上であり、20以上がより好ましく、25以上がさらに好ましい。(m+n)が10未満であると、熱安定性の改善が少ないおそれがある。また、(m+n)は70以下であり、50以下がより好ましく、40以下がさらに好ましい。(m+n)が70を超えると、流動性が低下し、成形体の表面性が悪くなるおそれがある。さらに、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体は、芳香族ポリエステル単位としてポリエチレンテレフタレート単位、ポリエーテル単位として上記一般式6で示される変性ポリエーテル単位を含むことが特に好ましい。(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体がポリエチレンテレフタレート単位と一般式6で示される変性ポリエーテル単位を含む場合、一般式6における(m+n)の数平均は、10以上であり、20以上が好ましく、25以上がより好ましい。(m+n)が10未満であると、熱安定性の改善が少ないおそれがある。また、(m+n)は50以下であり、40以下が好ましく、30以下がさらに好ましい。50を超えると、流動性が低下し、成形体の表面性が悪くなるおそれがある。
前記の芳香族ポリエステル単位とポリエーテル単位の重量比は、成形性の改善効果の観点、及び耐熱性維持の観点から、ポリエステル−ポリエーテル共重合体の全量を100重量%として、芳香族ポリエステル単位50〜90重量%とポリエーテル単位10〜50重量%からなることが好ましく、芳香族ポリエステル単位60〜80重量%とポリエーテル単位20〜40重量%からなることがより好ましい。
本発明で使用される(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体の対数粘度(IV値)は、0.20〜1.00であることが好ましく、0.30より大きく、0.5未満であることがより好ましい。対数粘度(IV値)は、テトラクロロエタン/フェノール=50/50(重量比)の混合溶剤中、25℃、0.5g/dlで測定したときの値である。
<(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体>
本発明で使用するアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体は、外観の改善効果及び耐熱性維持の観点から、(A)100重量部に対して15〜50重量部が好ましい範囲であり、より好ましい範囲は20〜45重量部であり、さらに好ましい範囲は25〜40重量部である。アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体中のブタジエンの含有量は、日本ゴム協会誌第45巻第6号(1972年)_「表題:合成ゴムとその製造方法」で紹介されているように、ゴム量10〜30wt%であれば問題ない。アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体を添加することで外観が改善されるメカニズムについては、真偽のほどは定かではないが、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体の添加により、コンパウンド樹脂の流動停止温度が通常のポリカーボネートとポリエステル系混合物よりも大きく低下することで金型内部に充填された樹脂が固化するタイミングが遅くなり、金型表面への転写性が向上することが要因であると推測している。
本発明で使用するアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体は、外観の改善効果及び耐熱性維持の観点から、(A)100重量部に対して15〜50重量部が好ましい範囲であり、より好ましい範囲は20〜45重量部であり、さらに好ましい範囲は25〜40重量部である。アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体中のブタジエンの含有量は、日本ゴム協会誌第45巻第6号(1972年)_「表題:合成ゴムとその製造方法」で紹介されているように、ゴム量10〜30wt%であれば問題ない。アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体を添加することで外観が改善されるメカニズムについては、真偽のほどは定かではないが、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体の添加により、コンパウンド樹脂の流動停止温度が通常のポリカーボネートとポリエステル系混合物よりも大きく低下することで金型内部に充填された樹脂が固化するタイミングが遅くなり、金型表面への転写性が向上することが要因であると推測している。
又、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体中のスチレンの一部をα−メチルスチレンに代替し通常のアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体よりも耐熱性を改良したものや、さらに耐熱性を改良したもので、フェニルマレイミドで変性したアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体なども適宜使用することが可能である。
<(E)発泡剤>
(E)発泡剤としては、化学発泡剤、物理発泡剤、及び、熱膨張性マイクロカプセルが好ましく、通常の押出機や射出成形機が安全に使用できること、均一微細な気泡が得られやすいこと、射出発泡成形体の表面粗さが低いことなどの理由から、物理発泡剤及び熱膨張性マイクロカプセルがより好ましく、熱膨張性マイクロカプセルが特に好ましい。
化学発泡剤は、前記樹脂と予め混合してから押出機や射出成形機に供給され、シリンダ内で分解して炭酸ガス等の気体を発生するものである。化学発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機系化学発泡剤や、アゾジカルボンアミド、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等の有機系化学発泡剤があげられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上混合して使用してもよい。
(E)発泡剤としては、化学発泡剤、物理発泡剤、及び、熱膨張性マイクロカプセルが好ましく、通常の押出機や射出成形機が安全に使用できること、均一微細な気泡が得られやすいこと、射出発泡成形体の表面粗さが低いことなどの理由から、物理発泡剤及び熱膨張性マイクロカプセルがより好ましく、熱膨張性マイクロカプセルが特に好ましい。
化学発泡剤は、前記樹脂と予め混合してから押出機や射出成形機に供給され、シリンダ内で分解して炭酸ガス等の気体を発生するものである。化学発泡剤としては、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム等の無機系化学発泡剤や、アゾジカルボンアミド、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等の有機系化学発泡剤があげられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上混合して使用してもよい。
通常、上記無機系化学発泡剤は、取扱性、貯蔵安定性、分散性の点から、ポリオレフィン系又はアクリルロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体をマトリックスとするマスターバッチ(発泡剤濃度は10〜50重量%)を使用するのが一般的である。
物理発泡剤は、押出機や射出成形機のシリンダ内の溶融樹脂にガス状または超臨界流体として注入され、分散または溶解するもので、金型内に射出後、圧力開放されることによって発泡剤として機能するものである。物理発泡剤としては、プロパン、ブタン等の脂肪族炭化水素類、シクロブタン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素類、クロロジフルオロメタン、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素類、窒素、炭酸ガス、空気等の無機ガスがあげられる。これらは単独で使用してもよいし、2種以上混合して使用してもよい。
熱膨張性マイクロカプセルは、液状の低沸点炭化水素を熱可塑性ポリマーのシェルで包んだカプセル状の発泡剤である。押出機や射出成形機のシリンダ内の加熱で気化した低沸点炭化水素の圧力によって、膨張したカプセルが発泡剤として機能するものである。好適に選択される熱膨張性マイクロカプセルとしては、特開2011−16884号公報に記載されているものが挙げられる。
熱膨張性マイクロカプセルは、液状の低沸点炭化水素を熱可塑性ポリマーのシェルで包んだカプセル状の発泡剤である。押出機や射出成形機のシリンダ内の加熱で気化した低沸点炭化水素の圧力によって、膨張したカプセルが発泡剤として機能するものである。好適に選択される熱膨張性マイクロカプセルとしては、特開2011−16884号公報に記載されているものが挙げられる。
熱膨張性マイクロカプセルは、取り扱い、貯蔵安定性、分散性の点から、ポリオレフィン系又はアクリルロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体をマトリックスとするマスターバッチ(濃度1〜60重量%)を使用するのが一般的である。
熱膨張性マイクロカプセルのシェルを形成する単量体成分としては、例えば、ニトリル系単量体、(メタ)アクリレート系単量体、芳香族ビニル系単量体、ジエン系単量体、カルボキシル基を有するビニル単量体、反応性官能基(メチロール基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基など)を有する単量体を用いることができる。これらの単量体は、1種で用いてもよいし、2種以上を用いてもよい。
ニトリル系単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エトキシアクリロニトリル、フマロニトリルなどが挙げられる。
(メタ)アクリレート系単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
(メタ)アクリレート系単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、、ステアリル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、p−ニトロスチレン、クロロメチルスチレンなどが挙げられる。
ジエン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどが挙げられる。
カルボキシル基を有するビニル単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸などの不飽和モノカルボン酸であるマレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸や、クロロマレイン酸などの不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物であるマレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノブチルなどの不飽和ジカルボン酸モノエステルなどが挙げられる。その他、反応性官能基(メチロール基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基など)を有する単量体としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ビニルグリシジルエーテル、プロペニルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチルブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、p−ヒドロキシスチレンや、イソシアネート化合物(ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等)のフェノール、アルコール、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル、オキシム、ジメチルピラゾール、メチルエチルケトンオキシム、カプロラクタム等によるブロックイソシアネートなどが挙げられる。
ジエン系単量体としては、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなどが挙げられる。
カルボキシル基を有するビニル単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸などの不飽和モノカルボン酸であるマレイン酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸や、クロロマレイン酸などの不飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸の無水物であるマレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノブチルなどの不飽和ジカルボン酸モノエステルなどが挙げられる。その他、反応性官能基(メチロール基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基など)を有する単量体としては、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N、N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ビニルグリシジルエーテル、プロペニルグリシジルエーテル、グリシジル(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチルブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、p−ヒドロキシスチレンや、イソシアネート化合物(ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等)のフェノール、アルコール、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル、オキシム、ジメチルピラゾール、メチルエチルケトンオキシム、カプロラクタム等によるブロックイソシアネートなどが挙げられる。
前記シェルからポリカーボネート樹脂やポリエステル系樹脂、その他樹脂成分の分子の主鎖の分解を抑制させるモノマーの好ましい組み合わせとしては、既述のニトリル系単量体、(メタ)アクリレート系単量体、芳香族ビニル系単量体、カルボキシル基を有するビニル系単量体、の内1種以上含み、さらに適宜添加しても良いものは、連鎖移動剤、既述のその他反応性官能基(メチロール基、水酸基、アミノ基、エポキシ基、イソシアネート基など)を有する単量体などが挙げられる。
連鎖移動剤としては、通常のラジカル重合で使用されるものであれば良く、具体的にはメルカプタン系化合物であれば、n−ドデシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−オクタデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタン系や、その他は2−メルカプトベンゾチアゾール、ブロムトリクロルメタン、α−メチルスチレンダイマー、2−エチルヘキシルチオグリレートなどが好適に使用できる。
さらに樹脂成分の分解を発生させず、成形体の表面性を向上させる観点から前記シェルには、カルボキシル基、又アミノ基を含有するモノマーは実質的に含まないものが好ましい。含む場合は、7mmоl/g以下が好ましく、5mmоl/g以下がより好ましく、3mmоl/g以下がさらに好ましく、1mmol/g以下が特に好ましい。前記シェル中のカルボキシル基の濃度の下限としては、0.001mmol/gが最も好ましい。
熱膨張性マイクロカプセル中のアルカリ性物質は、ポリカーボネート樹脂やポリエステル系樹脂などの樹脂の主鎖が分解しないように、少ないことが好ましい。
熱膨張性マイクロカプセル中のアルカリ性物質は、ポリカーボネート樹脂やポリエステル系樹脂などの樹脂の主鎖が分解しないように、少ないことが好ましい。
上記アルカリ性物質としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物(塩)由来のイオン成分であり、例えばLi、Na、Mg、K、Ca、Baなどが挙げられる。アルカリ性物質の濃度は、2000ppm以下が好適であり、より好ましい濃度は1000ppm以下であり、さらに好ましい濃度は800ppm以下である。2000ppmを超えると、ポリカーボネートの分子量低下が起こり、成形体の強度が低下してしまうおそれがある。
熱膨張性マイクロカプセルのpHは、中性であることが望ましい。pH調整方法としては、重合時に調整することが望ましく、一般的によく知られているリン酸水素カリウム緩衝液を添加する方法が挙げられる。pHの好ましい範囲としては、6.0〜8.0、より好ましい範囲は6.0〜7.5であり、さらに好ましい範囲は6.0〜7.0である。pHの測定方法は、ガラス電極法が挙げられる。ガラス電極法では、ガラス電極と比較電極の2本の電極を用い、電極間に生じた電位差を検出しpH値に変換する。
さらに、ポリカーボネートの分子量低下を起こさないシェルの条件として、ポリカーボネートにシェル組成のみを重量パーセント比で95:5でφ30mm単軸押出機にて、300℃で混練させたペレットのTG/DTA測定による5%重量減少の温度が好ましくは≧200℃であり、より好ましい範囲としては≧220℃であり、さらに好ましくは≧240℃であり、最も好ましいのは≧260℃である。
また、上記ペレットの重量平均分子量:Mwと数平均分子量:Mnが、シェル組成のみを添加しないポリカーボネートのMwとMnに対して、MwとMnの保持率の好ましい範囲は≧60%であり、より好ましい範囲は80%であり、さらに好ましい範囲は≧90%で、最も好ましい範囲は≧95%である。
熱膨張性マイクロカプセルの膨張後の平均粒子径としては、5μm〜150μmが好ましく、より好ましい範囲は5μm〜100μm、さらに好ましい範囲は5〜50μm、最も好ましい範囲は5〜30μmである。膨張後が1μm以下の粒子径では、マイクロカプセルの膨張による低密度化が効率的でなく、150μmを超える粒子径の場合は気泡径が大きすぎる為、気泡に応力集中しやすく成形体の強度が十分でないことがある。
(E)発泡剤の中では、通常の押出機や射出成形機が安全に使用でき、均一微細な気泡が得られやすいものとして、化学発泡剤としては無機系化学発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては窒素、炭酸ガス、空気等の無機ガスが好ましく、超臨界二酸化炭素や超臨界窒素が挙げられる。熱膨張性マイクロカプセルに関しては、最大膨張温度と樹脂の成形温度とがマッチングするものが好ましい。(E)発泡剤には、射出発泡成形体の気泡を安定的に均一微細にするために、必要に応じて、例えば、クエン酸のような有機酸等の発泡助剤やタルク、炭酸リチウムのような無機微粒子等の造核剤を添加してもよい。(E)発泡剤の量は、最終製品の発泡倍率と発泡剤の種類や成形時の樹脂温度によって適宜設定すればよい。(E)発泡剤が熱膨張性マイクロカプセルの場合、(E)の量は、(A)100重量部に対し、1重量部以上20重量部以下が好ましく、2重量部以上10重量部以下がより好ましく、3重量部以上6重量部以下が特に好ましい。また、組成物中の(E)の濃度は、樹脂組成物の全量を100重量%として、0.5重量%〜10重量%が好ましく、1重量%〜5重量%がより好ましく、2重量%〜4重量%が特に好ましい。熱膨張性マイクロカプセルをこの範囲で使用することにより、経済的に発泡倍率が1.1倍以上、かつ、均一微細気泡の射出発泡成形体が得られやすい。
(E)が物理発泡剤の場合、(E)の量は、(A)100重量部に対し、0.1重量部以上10重量部以下が好ましく、0.5重量部以上5重量部以下がより好ましく、1.5重量部以上3重量部以下が特に好ましい。また、組成物中の(E)の濃度は、樹脂組成物の全量を100重量%として、0.1重量%〜7重量%が好ましく、0.5重量%〜4重量%がより好ましく、1重量%〜3重量%が特に好ましい。
(E)が化学発泡剤の場合、(E)の量は、(A)100重量部に対し、1重量部以上20重量部以下が好ましく、2重量部以上10重量部以下がより好ましく、3重量部以上6重量部以下が特に好ましい。また、組成物中の(E)の濃度は、樹脂組成物の全量を100重量%として、0.5重量%〜10重量%が好ましく、1重量%〜5重量%がより好ましく、2重量%〜4重量%が特に好ましい。
<(F)耐衝撃改質剤>
本発明の射出発泡成形体の耐衝撃性を更に向上させるために、樹脂組成物は(F)耐衝撃性改質剤をさらに含んでも良い。(F)耐衝撃改良剤としては、多段グラフト重合体、ポリオレフィン系重合体、オレフィン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、及び熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなる群から選ばれる1種以上が好ましい。
本発明の射出発泡成形体の耐衝撃性を更に向上させるために、樹脂組成物は(F)耐衝撃性改質剤をさらに含んでも良い。(F)耐衝撃改良剤としては、多段グラフト重合体、ポリオレフィン系重合体、オレフィン−不飽和カルボン酸エステル共重合体、及び熱可塑性ポリエステル系エラストマーからなる群から選ばれる1種以上が好ましい。
前記多段グラフト重合体は、ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、及びブタジエン−アクリル酸エステル共重合体、及びポリオルガノシロキサンからなる群より選ばれる1種以上のゴム状重合体10〜90重量%、並びに、前記ゴム状重合体の存在下に、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、及び(メタ)アクリル酸エステル化合物からなる群より選ばれる1種以上の単量体を重合して得られる重合体により構成されるグラフト成分10〜90重量%、からなるものであることが好ましい。
多段グラフト重合体とは、ゴム状弾性体にビニル系化合物をグラフト重合させたものである。ゴム状弾性体としては、ガラス転移温度が0℃以下のものが好ましく、より好ましくは−40℃以下のものである。このようなゴム状弾性体の具体例としては、たとえばポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−アクリル酸エステル共重合体、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体などのジエン系ゴム、ポリアクリル酸ブチル、ポリアクリル酸2−エチルヘキシル、ジメチルシロキサン−アクリル酸ブチルゴム、シリコン系/アクリル酸ブチル複合ゴムなどのアクリル系ゴム、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体などのオレフィン系ゴム、ポリジメチルシロキサン系ゴム、ジメチルシロキサン−ジフェニルシロキサン共重合体系ゴムが例示され、ブタジエン−アクリル酸エステル共重合体の具体的なゴムとしてブタジエン−アクリル酸ブチル共重合体、ブタジエン−アクリル酸2エチルヘキシル共重合体が例示出来る。耐衝撃性の面より、ポリブタジエン、ブタジエン−スチレン共重合体、ブタジエン−アクリル酸ブチル共重合体が好ましく使用される。ブタジエン−アクリル酸ブチル共重合体のうちでも、アクリル酸ブチル50〜70重量%とブタジエン30〜50重量%との共重合体が耐候性、耐衝撃性から好ましい。ゴム状弾性体の平均粒子径にもとくに限定はないが、0.05〜2.00μmの範囲のものが好ましく、0.1〜0.4μmがより好ましい。また、ゲル含有量についてもとくに限定はないが、10〜99重量%、さらには80〜96重量%の範囲のものが好ましく使用される。有機リン系乳化剤を用いて製造された多段グラフト重合体を用いることが特に好ましい。前記多段グラフト重合体の製造に使用されるビニル系化合物としては、たとえば芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどがあげられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上併用してもよい。前記芳香族ビニル化合物の例としてはスチレン、α−メチルスチレン、シアン化ビニル化合物の例としてはアクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリル酸エステルの例としてはブチルアクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、メタクリル酸エステルの例としてはメチルメタクリレートがとくに好ましいものとしてあげられる。コア型/シェル型グラフトポリマーを調製する際のゴム状弾性体とビニル系化合物との使用割合は、ゴム状弾性体10〜90重量%に対してビニル系化合物90〜10重量%が好ましく、ゴム状弾性体30〜85重量%に対してビニル系化合物15〜70重量%がより好ましい。ゴム状弾性体の割合が10重量%未満では耐衝撃性が低下しやすくなり、一方、90重量%をこえると耐熱性が低下する傾向が生ずる。
(F)耐衝撃改質剤の量としては、耐衝撃性、耐熱性、剛性、成形性等の観点から、(A)100重量部に対し、1〜20重量部が好ましく、2〜15重量部がより好ましく、3〜10重量部がさらに好ましい。
(F)耐衝撃改質剤の量としては、耐衝撃性、耐熱性、剛性、成形性等の観点から、(A)100重量部に対し、1〜20重量部が好ましく、2〜15重量部がより好ましく、3〜10重量部がさらに好ましい。
<(G)板状フィラー>
射出発泡成形体の線膨張係数を小さくするために、樹脂組成物に(G)板状フィラーを添加しても良い。板状フィラーとしては、成形体中において各成分をより分散させるために、シリカやアルミナをその材料の主成分とするアルカリ性の無機物が挙げられ、マイカ、タルク、モンモリロナイト、セリサイト、カオリン、ガラスフレーク、板状アルミナ、合成ハイドロタルサイトからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、寸法安定性向上効果の観点から、マイカ、タルク、モンモリロナイト、セリサイト、カオリン、ガラスフレークがより好ましく、耐衝撃性、流動性、製品外観のバランスの観点から、マイカ、タルク、ガラスフレークがさらに好ましく、特に好ましくはマイカである。マイカとしては、天然、合成のどちらでもよく、また、白雲母、黒雲母、金雲母のいずれでも良い。板状フィラーの形状としては、平板状、薄片状、鱗片状等が挙げられる。フィラーの長径(フィラーに含まれる最長の直線の長さ)の数平均は0.1〜40μmであることを要し、成形品の低線膨張性、表面外観の観点から、好ましくは0.1〜25μmである。アスペクト比、即ち、フィラーの長径/フィラーの厚さ(フィラーに含まれる、前記直線を含む最大の平面に垂直な、直線の長さ)の数平均は、低線膨張性、衝撃強度の観点から、好ましくは10以上、より好ましくは15以上である。なお、前記数平均長径、及び数平均アスペクト比は、実体顕微鏡により測定した各粒子の値の数平均値である。(G)板状フィラーの量は、耐衝撃性、耐熱性、剛性、成形性等の観点から、(A)100重量部に対し、1〜40重量部が好ましく、2〜30重量部がより好ましい。
射出発泡成形体の線膨張係数を小さくするために、樹脂組成物に(G)板状フィラーを添加しても良い。板状フィラーとしては、成形体中において各成分をより分散させるために、シリカやアルミナをその材料の主成分とするアルカリ性の無機物が挙げられ、マイカ、タルク、モンモリロナイト、セリサイト、カオリン、ガラスフレーク、板状アルミナ、合成ハイドロタルサイトからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、寸法安定性向上効果の観点から、マイカ、タルク、モンモリロナイト、セリサイト、カオリン、ガラスフレークがより好ましく、耐衝撃性、流動性、製品外観のバランスの観点から、マイカ、タルク、ガラスフレークがさらに好ましく、特に好ましくはマイカである。マイカとしては、天然、合成のどちらでもよく、また、白雲母、黒雲母、金雲母のいずれでも良い。板状フィラーの形状としては、平板状、薄片状、鱗片状等が挙げられる。フィラーの長径(フィラーに含まれる最長の直線の長さ)の数平均は0.1〜40μmであることを要し、成形品の低線膨張性、表面外観の観点から、好ましくは0.1〜25μmである。アスペクト比、即ち、フィラーの長径/フィラーの厚さ(フィラーに含まれる、前記直線を含む最大の平面に垂直な、直線の長さ)の数平均は、低線膨張性、衝撃強度の観点から、好ましくは10以上、より好ましくは15以上である。なお、前記数平均長径、及び数平均アスペクト比は、実体顕微鏡により測定した各粒子の値の数平均値である。(G)板状フィラーの量は、耐衝撃性、耐熱性、剛性、成形性等の観点から、(A)100重量部に対し、1〜40重量部が好ましく、2〜30重量部がより好ましい。
<射出発泡成形体>
本発明の射出発泡成形体は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物の射出発泡成形体である。
本発明の射出発泡成形体は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物の射出発泡成形体である。
射出発泡成形体の厚みは、成形体の剛性の観点から、2.0〜6.0mmであることが好ましい。成形体の厚みが2.0mm未満であると、成形体の曲げ剛性が低い場合がある。また、成形体の厚みが6.0mmを超えると、その分初期厚みを厚くせねばならず軽量化できない場合や、発泡層以外の粗大空隙が増え、該箇所に応力が集中しやすくなり衝撃強度が低下する場合がある。
射出発泡成形体の比重は、成形体の軽量化と衝撃強度の観点から、0.3〜1.2g/cm3であるであることが好ましい。成形体の比重が0.3g/cm3未満であると、1.5mmを超える粗大気泡が増え衝撃強度が低下する傾向があり、1.2g/cm3を超えると軽量化とならない。比重は、JIS K 7112:1999に準拠し、水中置換法により算出することができる。
射出発泡成形体の発泡倍率は、軽量化と衝撃強度の観点から、1.1倍以上3倍以下が好ましく、1.1倍以上2.5倍以下がより好ましく、1.1倍以上2倍以下がさらに好ましい。発泡倍率が1.1倍未満では、軽量性が得られ難い傾向があり、3倍を超える場合には、面衝撃強度の低下が著しくなる傾向がある。なお、本明細書において、発泡倍率とは、射出発泡成形体の厚み(コアバック後キャビティクリアランスtf)を初期キャビティクリアランスt0で除した値である。
射出発泡成形体を得るための射出発泡成形方法自体は公知の方法が適用でき、樹脂組成物のメルトフローレート、発泡剤の種類、成形機の種類あるいは金型の形状によって、適宜成形条件を調整すればよい。
例えば、樹脂温度250〜300℃、金型温度60〜90℃、成形サイクル1〜60秒、射出速度10〜400mm/秒、射出圧10〜200MPa、背圧1〜30MPa、スクリュ回転数20〜200rpm等の条件を挙げることができる。また、金型内で発泡させる方法としては種々有るが、なかでも固定型と任意の位置に前進および後退が可能な可動型とから構成される金型を使用し、樹脂組成物を射出完了後、可動型を後退させて発泡させる、いわゆるコアバック法(Moving Cavity法)が、表面に非発泡層が形成され、内部の発泡層が均一微細気泡になりやすく、軽量性に優れた射出発泡成形体が得られやすいことから、好ましい。なお、可動型を後退させる方法としては、一段階で行ってもよいし、二段階以上の多段階で行ってもよく、後退させる速度も適宜調整してもよい。より具体的には、後述する本発明の射出発泡成形体の製造方法を使用することができる。
本発明の射出発泡成形体は、携帯電話、パソコンハウジングなどの電化製品や、自動車のフェンダー、ドアパネル、バックドアパネル、ガーニッシュ、ピラー、及びスポイラーなどの車両用部材などの用途に好適に利用できる。
<射出発泡成形体の製造方法>
本発明の射出発泡成形体の製造方法は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物を、固定型及び前進及び後退が可能な可動型から構成され、初期キャビティクリアランスt0≦1.8mmの金型に射出充填する工程、及び、射出充填後、コアバック後キャビティクリアランスtf≧2.0mmとなるように可動型を後退させて発泡させる工程を含むことを特徴とする。射出発泡成形に使用する樹脂組成物としては、本願発明の射出発泡成形用樹脂組成物を使用することができる。本発明の射出発泡成形用樹脂組成物を使用する場合は、流動性に優れていることから、射出充填時の金型のクリアランスが2.5mm以下という薄い状態でも、優れた充填性が発揮される傾向にある。成形品の軽量化の観点からも、充填時の金型クリアランス、すなわち射出充填完了時の金型クリアランスが薄いことが好ましく、2.5mm以下、更に2.3mm以下がより好ましく、2.0mm以下がさらにより好ましく、1.8mm以下が特に好ましい。本発明では、化学発泡剤又は物理発泡剤を使用する場合は、予め金型内に不活性ガス等で圧力をかけながら、樹脂組成物を金型内に導入するいわゆるカウンタープレッシャー法を併用することにより、シルバーストリークに起因する表面外観不良を低減することができるため、好ましい。
本発明の射出発泡成形体の製造方法は、(A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物を、固定型及び前進及び後退が可能な可動型から構成され、初期キャビティクリアランスt0≦1.8mmの金型に射出充填する工程、及び、射出充填後、コアバック後キャビティクリアランスtf≧2.0mmとなるように可動型を後退させて発泡させる工程を含むことを特徴とする。射出発泡成形に使用する樹脂組成物としては、本願発明の射出発泡成形用樹脂組成物を使用することができる。本発明の射出発泡成形用樹脂組成物を使用する場合は、流動性に優れていることから、射出充填時の金型のクリアランスが2.5mm以下という薄い状態でも、優れた充填性が発揮される傾向にある。成形品の軽量化の観点からも、充填時の金型クリアランス、すなわち射出充填完了時の金型クリアランスが薄いことが好ましく、2.5mm以下、更に2.3mm以下がより好ましく、2.0mm以下がさらにより好ましく、1.8mm以下が特に好ましい。本発明では、化学発泡剤又は物理発泡剤を使用する場合は、予め金型内に不活性ガス等で圧力をかけながら、樹脂組成物を金型内に導入するいわゆるカウンタープレッシャー法を併用することにより、シルバーストリークに起因する表面外観不良を低減することができるため、好ましい。
以下に、実施例によって本発明をより詳しく説明するが、本発明は、これらによって何ら制限されるものではない。
(製造例1)
攪拌機、ガス排出出口を備えた反応器に、ゲルマニウム系触媒で製造されたポリエチレンテレフタレート(IV値=0.65)と、ビスオール30EN(東邦化学工業株式会社製)と、ポリエチレンテレフタレートとビスオール30ENの合計量を基準として、二酸化ゲルマニウム400ppm、安定剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製のイルガノックス1010)2000ppmとを仕込み、270℃で2時間保持した後、真空ポンプで減圧し、1torrで重縮合を実施し、所定の重合度に達したところで減圧を終了して反応を停止し製造されたものを取り出し、更に、水槽で冷却したストランドを、100℃に設定した熱風乾燥機中で後結晶化と乾燥を同時に行った後、粉砕器に投入してペレット化する事で、ペレット状態のポリエステル−ポリエーテル共重合体(C1)を得た。得られたポリエステル−ポリエーテル共重合体(C1)のポリエーテル比率は30wt%であり、IV値は0.45であった。
なお、ビスオール30ENは、上記一般式6の構造における(m+n)の数平均値が30のものである。
攪拌機、ガス排出出口を備えた反応器に、ゲルマニウム系触媒で製造されたポリエチレンテレフタレート(IV値=0.65)と、ビスオール30EN(東邦化学工業株式会社製)と、ポリエチレンテレフタレートとビスオール30ENの合計量を基準として、二酸化ゲルマニウム400ppm、安定剤(チバ・スペシャリティーケミカルズ社製のイルガノックス1010)2000ppmとを仕込み、270℃で2時間保持した後、真空ポンプで減圧し、1torrで重縮合を実施し、所定の重合度に達したところで減圧を終了して反応を停止し製造されたものを取り出し、更に、水槽で冷却したストランドを、100℃に設定した熱風乾燥機中で後結晶化と乾燥を同時に行った後、粉砕器に投入してペレット化する事で、ペレット状態のポリエステル−ポリエーテル共重合体(C1)を得た。得られたポリエステル−ポリエーテル共重合体(C1)のポリエーテル比率は30wt%であり、IV値は0.45であった。
なお、ビスオール30ENは、上記一般式6の構造における(m+n)の数平均値が30のものである。
<射出発泡成形用樹脂組成物の作製>
(原料)
(A1):ポリカーボネート樹脂(三菱化学株式会社製、S−2000)
(B1):熱可塑性ポリエステル系樹脂(株式会社ベルポリエステルプロダクツ製ベルペット、ポリエチレンテレフタレート、EFG70)
(C1):製造例1に記載したポリエステル−ポリエーテル共重合体
(D1):アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(テクノポリマー株式会社製、150(汎用、高衝撃、旧称12A))
(F1):ブタジエン系コアシェルゴム(株式会社カネカ製、カネエースM732)
(G1):マイカ(株式会社ヤマグチマイカ製、数平均粒子径27μm、YM−21S)
(E1):熱膨張性マイクロカプセル(株式会社クレハ製、マイクロスフェアー、特殊ポリエチレンマスターバッチ、S2640D/濃度40wt%)
上記原料を表1に示す組成比にてドライブレンドして、(E1)を使用する射出発泡成形用樹脂組成物および(E1)を使用しない射出成形用樹脂組成物を作成した。
(原料)
(A1):ポリカーボネート樹脂(三菱化学株式会社製、S−2000)
(B1):熱可塑性ポリエステル系樹脂(株式会社ベルポリエステルプロダクツ製ベルペット、ポリエチレンテレフタレート、EFG70)
(C1):製造例1に記載したポリエステル−ポリエーテル共重合体
(D1):アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(テクノポリマー株式会社製、150(汎用、高衝撃、旧称12A))
(F1):ブタジエン系コアシェルゴム(株式会社カネカ製、カネエースM732)
(G1):マイカ(株式会社ヤマグチマイカ製、数平均粒子径27μm、YM−21S)
(E1):熱膨張性マイクロカプセル(株式会社クレハ製、マイクロスフェアー、特殊ポリエチレンマスターバッチ、S2640D/濃度40wt%)
上記原料を表1に示す組成比にてドライブレンドして、(E1)を使用する射出発泡成形用樹脂組成物および(E1)を使用しない射出成形用樹脂組成物を作成した。
<射出発泡成形体の作製>
発泡剤(E1)を使用する射出発泡成形用樹脂組成物については、具体的には型締力180tで、コアバック機能およびシャットオフノズルを有する電動の射出成形機(東洋機械金属(株)製)で、シリンダ温度270℃、背圧10MPaで溶融混練した後、60℃に設定された固定型と前進および後退が可能な可動型とから構成され、図1に示す縦160mm×横160mmの平板形状の初期キャビティ(クリアランスt0=1.5mm又は2.0mm、を有し、底面部の中心位置にφ8mmのダイレクトゲートを有する金型中に、射出速度100mm/秒で射出充填した。射出充填完了後に、底面部が所望の厚み(発泡倍率)となるように(クリアランスがコアバック後キャビティクリアランスtfとなるよう)可動型を後退させて、キャビティ内の樹脂組成物を発泡させた。発泡完了後60秒間冷却してから射出発泡成形体を取り出した。得られた射出発泡成形体の物性を表1に示す。
発泡剤(E1)を使用する射出発泡成形用樹脂組成物については、具体的には型締力180tで、コアバック機能およびシャットオフノズルを有する電動の射出成形機(東洋機械金属(株)製)で、シリンダ温度270℃、背圧10MPaで溶融混練した後、60℃に設定された固定型と前進および後退が可能な可動型とから構成され、図1に示す縦160mm×横160mmの平板形状の初期キャビティ(クリアランスt0=1.5mm又は2.0mm、を有し、底面部の中心位置にφ8mmのダイレクトゲートを有する金型中に、射出速度100mm/秒で射出充填した。射出充填完了後に、底面部が所望の厚み(発泡倍率)となるように(クリアランスがコアバック後キャビティクリアランスtfとなるよう)可動型を後退させて、キャビティ内の樹脂組成物を発泡させた。発泡完了後60秒間冷却してから射出発泡成形体を取り出した。得られた射出発泡成形体の物性を表1に示す。
本発明の実施例の射出発泡成形体は、比較例に対して表面性に優れる結果であった。
実施例および比較例において、各種の評価方法に用いられた試験法および判定基準は次の通りである。
実施例および比較例において、各種の評価方法に用いられた試験法および判定基準は次の通りである。
(1)発泡倍率
得られた平板形状の射出発泡成形体の厚み(コアバック後キャビティクリアランスtf)を、当該部位の金型の型締め状態でのキャビティクリアランスt0で除することにより、算出した。
得られた平板形状の射出発泡成形体の厚み(コアバック後キャビティクリアランスtf)を、当該部位の金型の型締め状態でのキャビティクリアランスt0で除することにより、算出した。
(2)セル状態
平板形状の射出発泡成形体の底面部を、ゲートを含む中心線で切断し、ゲートから30mmの位置から60mmまでの範囲の断面を観察し、発泡層に直径が1.5mm以上のボイド(内部の気泡が連通化するなどして生じる粗大な気泡)の有無を調べた。
○:ボイドが観察されないもの
×:ボイドが有るもの
平板形状の射出発泡成形体の底面部を、ゲートを含む中心線で切断し、ゲートから30mmの位置から60mmまでの範囲の断面を観察し、発泡層に直径が1.5mm以上のボイド(内部の気泡が連通化するなどして生じる粗大な気泡)の有無を調べた。
○:ボイドが観察されないもの
×:ボイドが有るもの
(3)外観
◎:シルバーなく、表面光沢も良好
○:シルバーなく、外観良好
×:シルバーあり、外観不良
◎:シルバーなく、表面光沢も良好
○:シルバーなく、外観良好
×:シルバーあり、外観不良
(4)流動開始温度とは、JIS K 7210準拠し、島津製作所製のフローテスター(型番:CFT−500D)を用いて試験荷重30kg、スタート温度150℃にて、10℃/minで昇温させ、樹脂が流動を開始する温度のことをいう。
実施例1より、本発明の樹脂組成物の射出発泡成形体はセル状態と外観が良好であることが分かる。さらに実施例1と比較例1(現時点では未公開のPCT/JP2017/013664の樹脂組成物に該当)より、本発明の樹脂組成物の射出発泡成形体は、外観が特に優れることが理解できる。
1 ゲート
2 リブ
2 リブ
Claims (14)
- (A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物の射出発泡成形体。
- (E)発泡剤が熱膨張性マイクロカプセルである請求項1又は2に記載の射出発泡成形体。
- (B)熱可塑性ポリエステル系樹脂がポリアルキレンテレフタレート樹脂である請求項1〜3のいずれかに記載の射出発泡成形体。
- 厚みが2.0〜6.0mmである請求項1〜4のいずれかに記載の射出発泡成形体。
- 比重が0.3〜1.2g/cm3である請求項1〜5のいずれかに記載の射出発泡成形体。
- (A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する樹脂組成物を、固定型及び前進及び後退が可能な可動型から構成され、初期キャビティクリアランスt0≦1.8mmの金型に射出充填する工程、及び、射出充填後、コアバック後キャビティクリアランスtf≧2.0mmとなるように可動型を後退させて発泡させる工程を含む射出発泡成形体の製造方法。
- (E)発泡剤が熱膨張性マイクロカプセルである請求項7又は8に記載の製造方法。
- (B)熱可塑性ポリエステル系樹脂がポリアルキレンテレフタレート樹脂である請求項7〜9のいずれかに記載の製造方法。
- (A)ポリカーボネート樹脂、(B)熱可塑性ポリエステル系樹脂、(C)ポリエステル−ポリエーテル共重合体、(D)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、及び、(E)発泡剤を含有する射出発泡成形用樹脂組成物。
- (E)発泡剤が熱膨張性マイクロカプセルである請求項11又は12に記載の射出発泡成形用樹脂組成物。
- (B)熱可塑性ポリエステル系樹脂がポリアルキレンテレフタレート樹脂である請求項11〜13のいずれかに記載の射出発泡成形用樹脂組成物。
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JP2017165516A JP2019043999A (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | 軽量化及びリブ設計が可能な樹脂組成物による表面性が良好な射出発泡成形体 |
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- 2017-08-30 JP JP2017165516A patent/JP2019043999A/ja active Pending
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