JP2020169340A - メタリック調熱可塑性樹脂ペレット - Google Patents
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Abstract
Description
<1> 熱可塑性樹脂(A)100重量部、メタリック粒子(B)0.5〜10質量部、ならびに板状、繊維状および/または粒状フィラー(C)0〜10質量部を含むメタリック調熱可塑性樹脂ペレットであって、
前記ペレットは長軸方向に対して垂直断面が円形または楕円形の円柱形状を有し、
前記ペレットの長さが0.5〜2.8mmであり、かつ断面の長径が0.5〜2.8mmである、メタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<2> 前記ペレットの長さ(mm)と前記断面の長径(mm)との積が0.5〜8である、<1>に記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<3> 前記熱可塑性樹脂(A)がポリアミド、ポリオレフィンまたはポリカーボネートである、<1>または<2>に記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<4> 前記メタリック粒子(B)が、金属としてのアルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、スズ、亜鉛、インジウム、チタンおよび銅;前記金属のうち2種以上の金属の合金;ならびに前記金属および前記合金の酸化物、窒化物、硫化物および炭化物からなる群から選択される1種以上の無機材料の粒子である、<1>〜<3>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<5> 前記メタリック粒子(B)の平均粒子径が1〜100μmである、<1>〜<4>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<6> 前記メタリック粒子(B)の含有量が1〜5質量部である、<1>〜<5>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<7> 前記フィラー(C)が膨潤性層状珪酸塩、タルク、カオリン、ワラストナイト、炭酸カルシウム、シリカ、およびマイカからなる群より選ばれる少なくとも1種類以上の無機フィラーである、<1>〜<6>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<8> 前記フィラー(C)の平均粒子径が0.01〜10μmである、<1>〜<7>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<9> 前記フィラー(C)の含有量が2〜10質量部である、<1>〜<8>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<10> 前記熱可塑性樹脂(A)がポリアミドであり、
前記ペレットの長さ(mm)と前記断面の長径(mm)との積が0.5〜5.5である、<1>〜<9>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<11> 前記熱可塑性樹脂(A)がポリアミドであり、
前記ペレットの長さ(mm)と前記断面の長径(mm)との積が0.5〜2であり、
前記フィラー(C)の含有量が2〜10質量部である、<1>〜<10>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
<12> <1>〜<11>のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレットを用いて、射出成形または押出成形して得られる成形体。
本発明のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット(以下、単に「ペレット」ということがある)は、熱可塑性樹脂(A)およびメタリック粒子(B)を含み、メタリック発色性、表面平滑性、フローマーク抑制特性、メタリック外観、耐熱性および機械的物性のさらなる向上の観点からフィラー(C)をさらに含むことが好ましい。
表面平滑性とは、成形体の表面の光沢に関する特性である。詳しくは、表面光沢度が高いほど、表面平滑性が優れている。
フローマーク抑制特性は、成形体の表面において、メタリック色の色ムラの原因となるフローマークの発生を抑える特性のことである。フローマークは、成形時において溶融物が金型内で固化しながら流動することに起因して発生するスジ状の流動痕であり、例えば、射出成形時においてゲートの近傍によく発生する。
メタリック外観は、得られる成形体の目視による外観が本物の金属の外観と近似している特性のことである。詳しくは、メタリック外観は、発色、光沢および色ムラに関する総合的な特性のひとつである。メタリック外観は、メタリック発色性、表面平滑性およびフローマーク抑制特性が優れることにより、はじめて得られる特性である。
耐熱性は、成形体が熱による変形に耐え得る特性のことである。
機械的物性は、成形体の機械的強度(例えば曲げ強度)に関する特性のことである。
タルク、カオリン、炭酸カルシウム、シリカおよびマイカは粒状を有する。
ワラストナイトは繊維状を有する。
Ma(MgXLib)Si4OYFZ
(式中で、Mはイオン交換性のカチオンを表し、具体的にはナトリウムやリチウムが挙げられる。また、a、b、X、YおよびZはそれぞれ係数を表し、0≦a≦0.5、0≦b≦0.5、2.5≦X≦3、10≦Y≦11、1.0≦Z≦2.0である。)
MaSi(Al2−aMg)O10(OH)2・nH2O
(式中で、Mはナトリウム等のカチオンを表し、0.25≦a≦0.6である。また層間のイオン交換性カチオンと結合している水分子の数はカチオン種や湿度等の条件によって様々に変わりうるので、式中ではnH2Oで表した。)
モンモリロナイトにはマグネシアンモンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、鉄マグネシアンモンモリロナイト等の同型イオン置換体の存在が知られており、これらを用いてもよい。
本発明における熱可塑性樹脂ペレットは、長軸方向に対する垂直断面が円形または楕円形の円柱形状を有する。長軸方向とは円柱形状の高さ方向のことである。ペレットの長さ(L)は0.5〜2.8mmであり、メタリック発色性、表面平滑性、フローマーク抑制特性およびメタリック外観のさらなる向上の観点から、好ましくは0.5〜2.5mm、より好ましくは0.8〜2.3mm、さらに好ましくは0.8〜1.8mm、最も好ましくは0.8〜1.2mmである。ペレットの長径(D)は0.5〜2.8mmであり、メタリック発色性、表面平滑性、フローマーク抑制特性およびメタリック外観のさらなる向上の観点から、好ましくは0.5〜2.5mm、より好ましくは0.8〜2.3mm、さらに好ましくは0.8〜1.8mm、最も好ましくは0.8〜1.2mmである。ペレットの長さ(L)が0.5mm未満であると、ペレタイザーで裁断する場合に欠ける場合が多く、ダストが増え成形安定性を損なう場合があり好ましくない。一方、ペレットの長さ(L)が2.8mmを超えると、フローマークによる色ムラが起きやすくなり、結果としてメタリック外観が低下する。ペレット断面の長径(D)が0.5mm未満であると、溶融混練の工程での吐出量が上がらない場合や、ストランドが切れやすくなる場合があり加工効率が悪くなるため好ましくない。一方、ペレット断面の長径(D)が2.8mmを超えると、フローマークによる色ムラが起きやすくなったり、メタリック発色性が低下したりする。
熱可塑性樹脂(A)およびメタリック粒子(B)、ならびに所望により配合されるフィラー(C)を溶融混合する場合、限定されるわけではないが、公知の溶融混練押出機を用いることができる。スクリューは単軸、多軸いずれも用いることができるが、メタリック粒子の混練による破砕あるいは折損を極力抑制し、成形体のメタリック発色性、表面平滑性をさらに向上させる上で二軸を用いることが好ましい。溶融混練押出機へのメタリック粒子(B)の供給方法としては、熱可塑性樹脂(A)とメタリック粒子(B)とフィラー(C)を混合したものを、上流の主ホッパーより一括投入する。メタリック粒子(B)の破砕あるいは折損を極力抑制するためには、メタリック粒子(B)を押出機途中よりサイドフィーダーにて供給することが好ましく、なるべく押出機下流にて供給することがより好ましい。
次に、本発明の熱可塑性樹脂ペレットを用いた成形体の製造法について説明する。
前述の熱可塑性樹脂ペレットを用いた成形方法としては、射出成形法、ブロー成形法、押出成形法、インフレーション成形法、およびシート加工後の真空成形法、圧空成形法、真空圧空成形法等の方法が挙げられる。中でも、射出成形法を用いることが好ましく、一般的な射出成形法のほか、ガス射出成形法、射出プレス成形法等も採用できる。
(1)熱可塑性樹脂(A)
・A−1:ポリアミド6 ユニチカ社製「A1030BRL」 相対粘度2.5
・A−2:ポリプロピレン プライムポリマー社製「J106」 MFR15g/10分
・A−3:ポリカーボネート 三菱エンジニアリングプラスチックス社製「S−3000」 粘度0.475dl/g
ε−カプロラクタム(宇部興産社製)100質量部に対して、亜リン酸0.4質量部、後述の膨潤性層状珪酸塩(C−1)4質量部、水5質量部をオートクレーブに仕込み、80℃で1時間攪拌した後、260℃、0.7Ma下で1時間攪拌し、次いで260℃、常圧で1時間攪拌し、重合を行った。オートクレーブからストランド状に樹脂を払い出してカットし、ペレットを得た。得られたペレットは95℃の水中で12時間洗浄して未反応のモノマー成分を除去し、100℃の真空乾燥機で24時間乾燥し層状珪酸塩配合ポリアミド6を得た。この層状珪酸塩配合ポリアミド6はポリアミド6成分100質量部に対し層状珪酸塩4.2質量部を含む。ポリアミド6の相対粘度は2.5であった。
・B−1:アルミペースト、旭化成ケミカルズ社製「シルビーズM100−BP」、平均粒子径10μm
・B−2:アルミペースト、東洋アルミニウム株式会社製「1950M」、平均粒子径52μm
なお、メタリック粒子(B)を上記のようなペースト形態で用いる場合、以下の実施例または比較例におけるメタリック粒子(B)の含有量は、メタリック粒子(B)のみの含有量に換算した値である。
・C−1:膨潤性フッ素雲母、コープケミカル社製「ME−100」、平均粒径4.6μm、陽イオン交換容量110ミリ当量/100g、板状
・C−2:タルク、日本タルク社製「タルクK−1」、平均粒径8μm、粒状
・C−3:ワラストナイト、イメリス社製「NYAD1250」、平均粒子径(平均繊維径)3μm、平均長さ9μm、繊維状
(1)プレート型試験片形状および金型
プレート型試験片は長さ90mm、幅50mm、厚さ2mmの板状成形体である。金型において、ゲートは幅方向中央にサイドゲート(幅10mm、厚み2mm)1点が配置されており、金型の表面は8000メッシュで研磨し鏡面仕上げされている。
熱可塑性樹脂ペレットを、射出成形機(住友重機械工業社製SE−180EV、シリンダー直径32mm)を用いて、射出速度は5mm/sおよび50mm/sの2条件で、冷却時間は30秒で作製した。保圧切換え位置は一次圧でキャビティ容量の95%が充填される位置とし、保圧は40MPaとした。なお、キャビティ―容量は、試験片部分およびスプルーランナーを含めた容量を指す。
温度条件は用いた樹脂の種類により次のように設定した。
A−1:シリンダー温度 260℃、金型温度100℃
A−2:シリンダー温度 200℃、金型温度60℃
A−3:シリンダー温度 290℃、金型温度120℃
A−4:シリンダー温度 260℃、金型温度100℃
プレート型試験片のゲート付近と中央部について、マルチアングル分光光度計(BKY社製 BYK−maci 23mm)を用い、図1のように、試料法線に対して45°の角度で光を入射し、正反射を0°としたとき、受光角度−15°のL*を測定し、ゲート付近のL*と中央部のL*の差を△L*として算出した。ゲート付近にフローマークが発生している場合は△L*は大きくなる。なお、△L*はプレート型試験片10枚平均値とした。
◎:△L*は0以上0.2以下であった(最良);
○:△L*は0.2超0.5以下であった(良);
△:△L*は0.5超1以下であった(実用上問題なし);
×:△L*は1超であった(実用上問題あり)。
プレート型試験片のゲート付近と中央部について、マルチアングル分光光度計(BKY社製 BYK−maci 23mm)を用い、図1のように、試料法線に対して45°の角度で光を入射し、正反射を0°としたときのL*を受光角15°(L15)、25°(L25)、45°(L45)のL*を測定し、下記の式でフリップフロップ値(FF)を算出した。FFは金属調に感じる指標であり、値が大きいほどメタリック発色性が良い。
FF=0.908×L15−0.069×L25−0.412×L45
◎:FFは90以上であった(最良);
○:FFは74以上90未満であった(良);
△:FFは70以上74未満であった(実用上問題なし);
×:FFは70未満であった(実用上問題あり)。
JIS Z8741に基づき、光沢度計(日本電色社製グロスメーターVG7000型)を用い、射出速度5mm/sで成形したプレート型試験片表面の任意の5点の表面光沢度を入射角20°で測定した。5点の表面光沢度のうち、最も低い表面光沢度Sを用いた。
◎:Sは95%以上であった(最良);
○:Sは88%以上95%未満であった(良);
△:Sは85%以上88%未満であった(実用上問題なし);
×:Sは85%未満でであった(実用上問題あり)。
成形体の外観を目視により観察し、金属(特にアルミニウム)の外観との近似の程度に基づいて評価した。
◎:成形体の外観が金属の外観と最もよく近似していた(最良);
○:成形体の外観が金属の外観と良好に近似していた(良);
△:成形体の外観が金属の外観と実用上問題のない程度に近似していた(実用上問題なし);
×:成形体の外観が金属の外観と十分に近似していなかった(実用上問題あり)。
メタリック外観の評価結果は、メタリック発色性、表面平滑性およびフローマーク抑制特性の評価結果のうちの、最も低い評価結果と一致していた。
熱可塑性樹脂ペレットを、射出成形機(住友重機械工業社製SE−180EV、バレル直径32mm)を用いて、プレート型試験片を作成したときと同じ温度条件(すなわち、保圧40MPa、射出速度50mm/s、冷却時間30秒の条件)で射出成形を行い、ISO多目的試験片(A形)得た。得られた試験片を用いISO75に準拠し、荷重1.8MPaでの熱変形温度Tを測定した。
◎:Tは130℃以上であった(最良);
○:Tは60℃以上130℃未満であった(良);
△:Tは40℃以上60℃未満であった(実用上問題なし);
×:Tは40℃未満であった(実用上問題あり)。
前項のISO多目的試験片(A形)を用いて、ISO178に準拠し、23℃の雰囲気温度で曲げ弾性率Eを測定した。
◎:Eは4.0GPa以上であった(最良);
○:Eは2.5GPa以上4.0GPa未満であった(良);
△:Eは2.0GPa以上2.5GPa未満であった(実用上問題なし);
×:Eは2.0GPa未満であった(実用上問題あり)。
任意に選択した20個のペレット(円柱形状)について、ミツトヨ社製マイクロメータ(MDC−25MX)を用いて長さ(高さ)と直径を測定し、平均値を算出した。
メタリック発色性、表面平滑性、フローマーク抑制特性、メタリック外観、耐熱性および機械的物性の評価結果に基づいて、総合的に評価した。
◎:全ての評価結果が◎以上であった;
○:全ての評価結果うち、最も低い評価結果が○であった;
△:全ての評価結果うち、最も低い評価結果が△であった;
×:全ての評価結果うち、最も低い評価結果が×であった。
熱可塑性樹脂としてポリアミド6(A−1)100質量部とメタリック粒子(B−1)2.0質量部とメタリック粒子(B−2)1.0質量部を一括混合し、二軸押出機(東芝機械社製TEM26SS)の主ホッパーより投入し、溶融混練を行った。混練物をダイスよりストランド状に押出しした後、水槽で冷却、ペレタイズし、円柱形状を有するポリアミド樹脂組成物ペレットを得た。水槽での冷却では、ダイスから水中につかるまでの水平距離を150mm、水浸距離は2mとした。溶融混練は、樹脂温度260℃、スクリュー回転200rpm、吐出量30kg/hにて行った。用いたダイスの径は3mm、ホール数は2個であった。得られたペレットを用い、前述の条件に従い、試験片を作製した後、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
熱可塑性樹脂としてポリプロピレン(A−2)100質量部とメタリック粒子(B−1)2.0質量部とメタリック粒子(B−2)1.0質量部を一括混合し、二軸押出機(東芝機械社製TEM26SS)の主ホッパーより投入し、溶融混練を行った。混練物をダイスよりストランド状に押出しした後、水槽で冷却、ペレタイズし、円柱形状を有するポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。水槽での冷却では、ダイスから水中につかるまでの水平距離を100mm、水浸距離は2.5mとした。溶融混練は、樹脂温度200℃、スクリュー回転200rpm、吐出量30kg/hにて行った。用いたダイスの径は3mm、ホール数は2個であった。得られたペレットを用い、前述の条件に従い、試験片を作製した後、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
熱可塑性樹脂としてポリカーボネート(A−3)100質量部とメタリック粒子(B−1)0.5質量部とメタリック粒子(B−2)0.5質量部を一括混合し、二軸押出機(東芝機械社製TEM26SS)の主ホッパーより投入し、溶融混練を行った。混練物をダイスよりストランド状に押出しした後、水槽で冷却、ペレタイズし、円柱形状を有するポリカーボート樹脂組成物ペレットを得た。水槽での冷却では、ダイスから水中につかるまでの水平距離を200mm、水浸距離は2mとした。溶融混練は、樹脂温度290℃、スクリュー回転200rpm、吐出量25kg/hにて行った。用いたダイスの径は3mm、ホール数は2個であった。得られたペレットを用い、前述の条件に従い、試験片を作製した後、各種評価を行った。その結果を表1に示す。
表1に記載の配合量で各成分を配合した以外は実施例1と同様にしてペレットを得て、さらに射出成形を行った。得られた試験片を用いて各種評価を行った。その結果を表1に示す。
表1に記載の配合量で各成分を配合した以外は実施例2と同様にしてペレットを得て、さらに射出成形を行った。得られた試験片を用いて各種評価を行った。その結果を表1に示す。
表1に記載の配合量で各成分を配合した以外は実施例3と同様にしてペレットを得て、さらに射出成形を行った。得られた試験片を用いて各種評価を行った。その結果を表1に示す。
比較例1で得られたペレットから製造された成形体は、メタリック粒子の含有量が過多のため、表面平滑性が低下し、その結果メタリック外観が十分に得られなかった。
比較例2で得られたペレットから製造された成形体は、フィラーの含有量が過剰のため、メタリック発色性、表面平滑性およびフローマーク抑制特性が低下し、その結果メタリック外観が十分に得られなかった。
比較例3〜5で得られたペレットから製造された成形体は、ペレットが所定の寸法を有さなかったため、フローマーク抑制特性が低下し、その結果メタリック外観が十分に得られなかった。
比較例6で得られたペレットから製造された成形体は、メタリック粒子の含有量が過少のため、メタリック発色性が低下し、その結果メタリック外観が十分に得られなかった。
Claims (12)
- 熱可塑性樹脂(A)100重量部、メタリック粒子(B)0.5〜10質量部、ならびに板状、繊維状および/または粒状フィラー(C)0〜10質量部を含むメタリック調熱可塑性樹脂ペレットであって、
前記ペレットは長軸方向に対する垂直断面が円形または楕円形の円柱形状を有し、
前記ペレットの長さが0.5〜2.8mmであり、かつ断面の長径が0.5〜2.8mmである、メタリック調熱可塑性樹脂ペレット。 - 前記ペレットの長さ(mm)と前記断面の長径(mm)との積が0.5〜8である、請求項1に記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記熱可塑性樹脂(A)がポリアミド、ポリオレフィンまたはポリカーボネートである、請求項1または2に記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記メタリック粒子(B)が、金属としてのアルミニウム、鉄、ニッケル、クロム、スズ、亜鉛、インジウム、チタンおよび銅;前記金属のうち2種以上の金属の合金;ならびに前記金属および前記合金の酸化物、窒化物、硫化物および炭化物からなる群から選択される1種以上の無機材料の粒子である、請求項1〜3のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記メタリック粒子(B)の平均粒子径が1〜100μmである、請求項1〜4のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記メタリック粒子(B)の含有量が1〜5質量部である、請求項1〜5のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記フィラー(C)が膨潤性層状珪酸塩、タルク、カオリン、ワラストナイト、炭酸カルシウム、シリカ、およびマイカからなる群より選ばれる少なくとも1種類以上の無機フィラーである、請求項1〜6のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記フィラー(C)の平均粒子径が0.01〜10μmである、請求項1〜7のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記フィラー(C)の含有量が2〜10質量部である、請求項1〜8のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。
- 前記熱可塑性樹脂(A)がポリアミドであり、
前記ペレットの長さ(mm)と前記断面の長径(mm)との積が0.5〜5.5である、請求項1〜9のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。 - 前記熱可塑性樹脂(A)がポリアミドであり、
前記ペレットの長さ(mm)と前記断面の長径(mm)との積が0.5〜2であり、
前記フィラー(C)の含有量が2〜10質量部である、請求項1〜10のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレット。 - 請求項1〜11のいずれかに記載のメタリック調熱可塑性樹脂ペレットを用いて、射出成形または押出成形して得られる成形体。
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