JP2021028375A - 液晶ポリエステル樹脂ペレット、及び液晶ポリエステル樹脂成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
このような問題に対し、充填材として繊維を液晶ポリエステルに単に混合するこれまでの方法では、必要な成形体の曲げ弾性率が得られない。
[1]液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を含有する液晶ポリエステル樹脂ペレットであって、
前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が10Pa・s未満であり、
前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が100μm以上である、液晶ポリエステル樹脂ペレット。
ここで、流動開始温度とは、4℃/分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重9.81MPaのもとで、内径1mm、長さ10mmのノズルから押出したときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度をいう。
[2]前記ピッチ系炭素繊維の含有割合が、前記液晶ポリエステル100質量部に対して、10質量部〜100質量部である、前記[1]に記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(1)で表される繰返し単位の含有量が、30モル%以上100モル%以下であり、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(2)で表される繰返し単位の含有量が、0モル%以上35モル%以下であり、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(3)で表される繰返し単位の含有量が、0モル%以上35モル%以下であり、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(4)で表される繰返し単位の含有量が、0モル%以上35モル%以下である、前記[1]又は[2]に記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−CO−Ar3−CO−
(4)−O−Ar4−O−
(式(1)〜(4)中、Ar1は、1,4−フェニレン基又は2,6−ナフチレン基を表す。Ar2は、1,3−フェニレン基又は2,6−ナフチレン基を表す。Ar3及びAr4は、それぞれ独立にフェニレン基、ナフチレン基、又は、ビフェニレン基を表す。)
[4]前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度10000s−1での溶融粘度が5Pa・s未満である、前記[1]〜[3]のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
[6]液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を溶融混錬する工程を含む、前記[1]〜[5]のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂ペレットの製造方法。
[7]液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を含有する液晶ポリエステル樹脂成形体であって、
前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が10Pa・s未満であり、
前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が100μm以上である、液晶ポリエステル樹脂成形体。
ここで、流動開始温度とは、4℃/分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重9.81MPaのもとで、内径1mm、長さ10mmのノズルから押出したときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度をいう。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレットは、液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維とを含有する。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレットは、液晶ポリエステルを含有する。
本実施形態で用いられる液晶ポリエステルは、液晶ポリエステルアミドであってもよいし、液晶ポリエステルエーテルであってもよいし、液晶ポリエステルカーボネートであってもよいし、液晶ポリエステルイミドであってもよい。本実施形態で用いられる液晶ポリエステルは、原料モノマーとして芳香族化合物のみを用いてなる全芳香族液晶ポリエステルであることが好ましい。
加工プロセス中の破損率(%)=(1−L2/L1)×100 ・・・(1)
ここで、L1は樹脂ペレット中の繊維状フィラーの長さ加重平均繊維長であり、L2は成形体中の繊維状フィラーの長さ加重平均繊維長である。
繰返し単位(1)、(2)、(3)及び(4)の合計量に対する繰返し単位(1)の含有量が、30モル%以上100モル%以下であり、
繰返し単位(1)、(2)、(3)及び(4)の合計量に対する繰返し単位(2)の含有量が、0モル%以上35モル%以下であり、
繰返し単位(1)、(2)、(3)及び(4)の合計量に対する繰返し単位(3)の含有量が、0モル%以上35モル%以下であり、
繰返し単位(1)、(2)、(3)及び(4)の合計量に対する繰返し単位(4)の含有量が、0モル%以上35モル%以下であることが好ましい。
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−CO−Ar3−CO−
(4)−O−Ar4−O−
なお、本明細書において「由来」とは、原料モノマーが重合するために、重合に寄与する官能基の化学構造が変化し、その他の構造変化を生じないことを意味する。
本実施形態で用いられる液晶ポリエステルの流動開始温度が高いほど、液晶ポリエステルの耐熱性並びに強度及び剛性が向上する傾向がある。一方で、液晶ポリエステルの流動開始温度が400℃を超えると、液晶ポリエステルの溶融温度や溶融粘度が高くなる傾向がある。そのため、液晶ポリエステルの成形に必要な温度が高くなる傾向がある。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレットは、ピッチ系炭素繊維を含有する。
ピッチ系炭素繊維の数平均繊維径が、前記の好ましい範囲の下限値以上であると、液晶ポリエステル樹脂ペレット中でピッチ系炭素繊維が分散されやすい。また、液晶ポリエステル樹脂ペレットの製造時にピッチ系炭素繊維を取り扱いやすい。一方、前記の好ましい範囲の上限値以下であると、ピッチ系炭素繊維による液晶ポリエステルの強化が効率良く行われる。そのため、本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレットを成形した成形体に、優れた曲げ弾性率を付与できる。
サイジング剤処理を行っていないピッチ系炭素繊維は界面接着性や、作製した成形体中にボイドが発生しにくいことから好ましく用いることができる。
公知のカップリング剤を使用することもできる。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレットは、原料として、上述の液晶ポリエステル及びピッチ系炭素繊維の他、必要に応じて、液晶ポリエステル以外の熱可塑性樹脂、充填材、添加剤等の他の成分を1種以上含んでもよい。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレットの製造方法は、液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を溶融混錬する工程を含む。
特にピッチ系炭素繊維の分散性と長さ加重平均繊維長を制御することができ、発明の効果を得られることから、溶融状態の液晶ポリエステル樹脂にピッチ系炭素繊維を供給する方法が好ましい。具体的には、押出機の上流に設置した主原料フィーダーから液晶ポリエステル樹脂を供給し溶融混錬した後に、押出機の下流に設置したサイドフィーダーからピッチ系炭素繊維を供給すればよい。
押出機としては、例えば単軸押出機、2軸押出機などが挙げられ、生産性の観点から2軸押出機を好ましく用いることができる。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂成形体は、液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を含有する液晶ポリエステル樹脂成形体であって、前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が10Pa・s未満であり、 前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が100μm以上である。前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が10Pa・s未満であり、前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が100μm以上であることで、曲げ弾性率が優れる。本実施形態の成形体は、前記液晶ポリエステル樹脂ペレットを用いて作製することができる。
ここで、流動開始温度とは、4℃/分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重9.81MPaのもとで、内径1mm、長さ10mmのノズルから押出したときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度をいう。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレット中の前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が1Pa・s以上10Pa・s未満であり、前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が120μm以上2mm以下であることが好ましく、
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレット中の前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が1Pa・s以上9Pa・s以下であり、前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が140μm以上1mm以下であることがより好ましく、
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレット中の前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が1Pa・s以上8Pa・s以下であり、前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が140μm以上500μm以下であるが特に好ましい。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂ペレット中の前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が5Pa・s以上8Pa・s以下であり、前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が155μm以上280μm以下であってもよい。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂成形体の製造方法は、前記液晶ポリエステル樹脂ペレットを用いて成形する工程を含む。前記液晶ポリエステル樹脂ペレットを用いて、公知の成形方法により成形することができる。本実施形態の液晶ポリエステル樹脂成形体の製造方法としては、溶融成形法が好ましく、その例としては、射出成形法、Tダイ法やインフレーション法などの押出成形法、圧縮成形法、ブロー成形法、真空成形法およびプレス成形が挙げられる。中でも射出成形法が好ましい。
公知の射出成形機としては、例えば、株式会社ソディック製のTR450EH3、日精樹脂工業株式会社製の油圧式横型成形機PS40E5ASE型などが挙げられる。射出成形機の種類としては、ペレット可塑化部と射出部が一体のインライン型やペレット可塑化部と射出部が独立しているプリプラ型の射出成形機が挙げられる。逆流防止弁がないことや射出圧を小さくできることから、プリプラ型の射出成形機が好ましい。プリプラ型の射出成形機としては、例えば株式会社ソディック製TR450EH3が挙げられる。
自動車用エンジンルーム内部品として、シリンダー・ヘッドカバー用射出成形体、エンジンマウント用射出成形体、エアインテーク・マニホールド用射出成形体、スロットルボディ用射出成形体、エアインテーク・パイプ用射出成形体、ラジエータータンク用射出成形体、ラジエーターサポート用射出成形体、ウォーターポンプ・イントレット用射出成形体、ウォーターポンプ・アウトレット用射出成形体、サーモスタットハウジング用射出成形体、クーリングファン用射出成形体、ファンシュラウド用射出成形体、オイルパン用射出成形体、オイルフィルター・ハウジング用射出成形体、オイルフィラー・キャップ用射出成形体、オイルレベル・ゲージ用射出成形体、タイミング・ベルト用射出成形体、タイミング・ベルトカバー用射出成形体、エンジン・カバー用射出成形体などが挙げられる。
自動車用燃料部品として、フューエルキャップ、フューエルフィラー・チューブ、自動車用燃料タンク、フューエルセンダー・モジュール、フューエルカットオフバルブ、クイックコネクター、キャニスター、フューエルデリバリー・パイプ、フューエルフィラーネックなどが挙げられる。
自動車用駆動系部品として、シフトレバー・ハウジング、プロペラシャフトなどが挙げられる。
自動車用シャーシ部品として、スタビライザー、リンケージロッドなどが挙げられる。
中でも剛性が要求される部材へ好ましく用いることができる。
まず、フローテスター(株式会社島津製作所の「CFT−500型」)を用いて、液晶ポリエステル約2gを、内径1mm及び長さ10mmのノズルを有するダイを取り付けたシリンダーに充填した。次に、9.81MPa(100kg/cm2)の荷重下、4℃/minの速度で昇温しながら、液晶ポリエステルを溶融させ、ノズルから押し出し、4800Pa・s(48000ポイズ)の粘度を示す温度(流動開始温度)を測定し、液晶ポリエステルの流動開始温度とした。
(1)溶融重合
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)、テレフタル酸239.2g(1.44モル)、イソフタル酸159.5g(0.96モル)及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を仕込み、1−メチルイミダゾール0.2gを添加し、反応器内を十分に窒素ガスで置換した。
その後、窒素ガス気流下で室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃を保持して1時間還流させた。
次いで、1−メチルイミダゾール0.9gを加え、副生酢酸や未反応の無水酢酸を留去しながら、150℃から320℃まで2時間50分かけて昇温し、トルクの上昇が認められる時点を反応終了としてプレポリマーを得た。
こうして得られたプレポリマーの内容物を取り出し、これを室温まで冷却した。得られた固形物を、粉砕機で粒径約0.1〜1mmに粉砕して、プレポリマーの粉末を得た。このプレポリマーの粉末を、窒素雰囲気下、室温から220℃まで1時間かけて昇温し、220℃から240℃まで0.5時間かけて昇温し、240℃で11時間保持することで、固相重合を行った。固相重合後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル1を得た。
(1)溶融重合
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却器を備えた反応器に、p−ヒドロキシ安息香酸994.5g(7.2モル)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル446.9g(2.4モル)、テレフタル酸299.0g(1.8モル)、イソフタル酸99.7g(0.6モル)、及び無水酢酸1347.6g(13.2モル)を仕込み、1−メチルイミダゾール0.2gを添加し、反応器内を十分に窒素ガスで置換した。その後、窒素ガス気流下で室温から150℃まで30分かけて昇温し、150℃を保持して1時間還流させた。
このプレポリマーの粉末を、窒素雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から285℃まで5時間かけて昇温し、285℃で3時間保持することにより、固相重合を行った。固相重合後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル2を得た。この液晶ポリエステル2は、全繰り返し単位の合計量に対して、Ar1が1,4−フェニレン基である繰返し単位(1)を60モル%、Ar2が1,3−フェニレン基である繰返し単位(2)を5.0モル%、Ar3が1,4−フェニレン基である繰返し単位(3)を15モル%、及びAr4が4,4’−ビフェニレン基である繰返し単位(4)を20%有する。この液晶ポリエステル2の流動開始温度は320℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が15Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が5Pa・sであった。
(1)溶融重合
攪拌装置、トルクメータ、窒素ガス導入管、温度計及び還流冷却器を備えた反応器に、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸1034.99g(5.5モル)、2,6−ナフタレンジカルボン酸378.33g(1.75モル)、テレフタル酸83.07g(0.5モル)、ヒドロキノン272.52g(2.475モル、2,6−ナフタレンジカルボン酸及びテレフタル酸の合計量に対して0.225モル過剰)、無水酢酸1226.87g(12モル)、及び触媒として1−メチルイミダゾール0.17gを入れ、反応器内のガスを窒素ガスで置換した後、窒素ガス気流下、攪拌しながら、室温から145℃まで15分間かけて昇温し、145℃で1時間還流させた。
このプレポリマーの粉末を、窒素雰囲気下、室温から250℃まで1時間かけて昇温し、250℃から295℃まで8時間かけて昇温し、295℃で8時間保持することにより、固相重合を行った。固相重合後、冷却して、粉末状の液晶ポリエステル3を得た。この液晶ポリエステル3は、全繰り返し単位の合計量に対して、Ar1が2,6−ナフチレン基である繰返し単位(1)を55モル%、Ar2が2,6−ナフチレン基である繰返し単位(2)を17.5モル%、Ar3が1,4−フェニレン基である繰返し単位(3)を5モル%、及びAr4が1,4−フェニレン基である繰返し単位(4)を22.5モル%有する。この液晶ポリエステル3の流動開始温度は310℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が8Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が4Pa・sであった。
樹脂ペレット中、及び射出成形試験片(すなわち、成形体)中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は、以下の測定方法により測定した。
(1)まず、試験サンプルとしてJIS K7139に準拠した多目的試験片(タイプA1)の中央部から幅10mm×長さ20mm×厚さ4mmを切り出す。また樹脂ペレットは5gほど選択する。これらの試験サンプルをマッフル炉で焼結して樹脂分を飛ばす。ただし、焼成条件は、500℃、3hである。
(2)ピッチ系炭素繊維だけになったものを界面活性剤(INTERNATIONAL PRODUCTS CORPORATION社製、Micro90)0.05体積%入り水溶液500mlに分散させ、ピッチ系炭素繊維分散液を作製する。
(3)500mlの分散液から50mlを取り出し、φ90mmの桐山ロート用ろ紙(No.5C)を用いて減圧濾過を行い、ろ紙に分散したピッチ系炭素繊維を、マイクロスコープ(株式会社キーエンス製、VH-ZST)にて観察し、倍率100倍(樹脂ペレットサンプル及び成形体サンプルの場合)の画像を1サンプルにつき5枚撮影する。
(4)撮影した5枚の画像の全てを画像処理ソフト(三谷商事株式会社製 WinROOF2018)にて二値化処理を行い、繊維長を測る。
(a) 撮影された画像に対して、モノクロ画素化処理を行う。
(b) 撮影した繊維のみに色がつくように二値化処理を実施する。
(c) 画像処理ソフトの針状分離機能を用いて繊維長測定を行う。
(d) (c)で二値化できなかった繊維や湾曲した繊維の繊維長を多点間計測により測定する。
ただし、(c)及び(d)において、10μm以下の繊維はノイズと判断し、繊維の測定本数nに含まないようにする。n>500、繊維の測定本数nが500を超えない場合、(3)に戻り、画像を追加撮影し、nが500を超えるまで測る。
li:ピッチ系炭素繊維の繊維長
ni:繊維長liのピッチ系炭素繊維の本数
樹脂ペレットの原料となる液晶ポリエステルの溶融粘度の測定には、0.5mmΦ×10mmのキャピラリーを備えるキャピラリーレオメーター(東洋精機株式会社製「キャピログラフ1D」)を用いた。120℃で3時間乾燥させた液晶ポリエステル20gを流動開始温度+60℃の温度に設定した前記キャピラリーに入れ、せん断速度1000s−1、および10000s−1における溶融粘度を測定した。
単軸押出機もしくは2軸押出機を用いて、温度360℃のシリンダー内に樹脂ペレットを溶融させ、出口10μm〜50μmのメッシュ又は50μmの穴径のダイスを通して、10MPa以上の高圧で押出させることにより液晶ポリエルテルとピッチ系炭素繊維の繊維状フィラーとを分離させる。得られた液晶ポリエステルを用いて、上述の樹脂ペレットの原料となる液晶ポリエステルの溶融粘度の測定方法と同様にして溶融粘度を測定した。
(実施例1)
上記<液晶ポリエステル1の製造>で得られた液晶ポリエステル1及びピッチ系炭素繊維(三菱ケミカル株式会社製 ダイアリード(登録商標)K223HE、カット長6mm、引張強度3800MPa、引張弾性率900GPa、密度2.20g/cm3)を、100質量部対82質量部の配合量の割合で、上流部に主原料フィーダーと、下流部にサイドフィーダーを有する二軸押出機(池貝鉄工株式会社製 「PCM30-HS」、シリンダー温度:360℃、スクリュー回転数100rpm)に、主原料フィーダーから液晶ポリエステルを、サイドフィーダーからピッチ系炭素繊維を供給し、溶融混練した後、液晶ポリエステル樹脂組成物からなる円柱形状(長さ3mm)の、実施例1の液晶ポリエステル樹脂ペレットを作製した。ペレット中に含まれるピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は210μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステル1の流動開始温度は300℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が5Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が2Pa・sであった。
実施例1における、液晶ポリエステル1対ピッチ系炭素繊維が100質量部対82質量部の配合割合を、表1に記載の配合割合に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜3の液晶ポリエステル樹脂ペレットを得た。ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は280μm(実施例2)及び155μm(実施例3)であった。実施例2、3から分離した液晶ポリエステル1は、ともに流動開始温度は300℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が5Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が2Pa・sであった。
実施例1における、前記<液晶ポリエステル1の製造>で得られた液晶ポリエステル1を、前記<液晶ポリエステル3の製造>で得られた液晶ポリエステル3に変更し、シリンダー温度を360℃から370℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例4の液晶ポリエステル樹脂ペレットを得た。ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は212μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステル3の流動開始温度は310℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が8Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が4Pa・sであった。
実施例1における、前記<液晶ポリエステル1の製造>で得られた液晶ポリエステル1を、前記<液晶ポリエステル2の製造>で得られた液晶ポリエステル2に変更し、液晶ポリエステル1対ピッチ系炭素繊維が100質量部対82質量部の配合割合を、液晶ポリエステル2及びピッチ系炭素繊維が100質量部対100質量部の配合割合に変更したことと、シリンダー温度360℃を380℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1の液晶ポリエステル樹脂ペレットを得た。ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は182μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステル2の流動開始温度は320℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が15Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が5Pa・sであった。
実施例1における、前記<液晶ポリエステル1の製造>で得られた液晶ポリエステル1を、前記<液晶ポリエステル2の製造>で得られた液晶ポリエステル2に変更し、液晶ポリエステル1対ピッチ系炭素繊維が100質量部対82質量部の配合割合を、液晶ポリエステル2対ピッチ系炭素繊維が100質量部対82質量部の配合割合に、変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例2の液晶ポリエステル樹脂ペレットを得た。ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は260μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステルの流動開始温度は320℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が15Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が5Pa・sであった。
実施例1における、前記<液晶ポリエステル1の製造>で得られた液晶ポリエステル1を、前記<液晶ポリエステル2の製造>で得られた液晶ポリエステル2に変更し、液晶ポリエステル1対ピッチ系炭素繊維が100質量部対82質量部の配合割合を、液晶ポリエステル2対ピッチ系炭素繊維が100質量部対18質量部の配合割合に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例3の液晶ポリエステル樹脂ペレットを得た。ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は323μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステルの流動開始温度は320℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が15Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が5Pa・sであった。
液晶ポリエステル1及びピッチ系炭素繊維1を、100質量部対82質量部の配合量の割合で、タンブラーでブレンドし、実施例1に記載の2軸押出機の主原料フィーダーから一括に投入し、シリンダー温度:310℃、スクリュー回転数:200rpmの条件で溶融混錬して液晶ポリエステル樹脂組成物からなる円柱形状(長さ3mm)の、比較例4の液晶ポリエステル樹脂ペレットを作製した。
ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は95μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステル1の流動開始温度は300℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が5Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が2Pa・sであった。
比較例4の液晶ポリエステル1及びピッチ系炭素繊維1の配合量の割合を、100質量部対18質量部に変更した以外は比較例4と同様にして、液晶ポリエステル樹脂ペレットを作製した。ペレット中のピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長は99μmであった。得られたペレットから分離した液晶ポリエステルの流動開始温度は300℃であり、流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が5Pa・s、せん断速度10000s−1での溶融粘度が2Pa・sであった。
実施例1における、前記<液晶ポリエステル1の製造>で得られた液晶ポリエステル1を、PPS樹脂(東レ株式会社製、ポリフェニレンスルファイド樹脂、グレード:A900、融点280℃)に変更し、溶融温度を340℃に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例6の樹脂ペレットを得た。ペレット中のピッチ系炭素繊維1の長さ加重平均繊維長は182μmであった。
実施例1〜3の液晶ポリエステル樹脂ペレットを、シリンダー温度360℃の射出成型機TR450EH3(株式会社ソディック製)に投入し、金型温度100℃の金型内へ、射出速度20mm/s、スクリュー回転数100rpm、保圧100MPa、背圧0MPaにて射出することにより、JIS K7139に準拠した多目的試験片(タイプA1)を作製した。
JIS K7171(プラスチック−曲げ特性の求め方)及びISO178に準拠し、得られた各例のJIS K7139に準拠した多目的試験片(タイプA1)から、幅10mm×厚さ4mm×長さ80mmの試験片を切り出した。
この試験片について、テンシロン万能材料試験機RTG−1250(株式会社エー・アンド・デイ製)を用い、試験速度2mm/min、支点間距離64mm、圧子半径5mmにて、3点曲げ試験を5回行い、その平均値から曲げ強さ及び曲げ弾性率を求めた。測定結果を表1〜表3に示す。
Claims (7)
- 液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を含有する液晶ポリエステル樹脂ペレットであって、
前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が10Pa・s未満であり、
前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が100μm以上である、液晶ポリエステル樹脂ペレット。
ここで、流動開始温度とは、4℃/分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重9.81MPaのもとで、内径1mm、長さ10mmのノズルから押出したときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度をいう。 - 前記ピッチ系炭素繊維の含有割合が、前記液晶ポリエステル100質量部に対して、10質量部〜100質量部である、請求項1に記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
- 前記液晶ポリエステルが、下記式(1)、(2)、(3)又は(4)で表される繰返し単位を含み、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(1)で表される繰返し単位の含有量が、30モル%以上100モル%以下であり、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(2)で表される繰返し単位の含有量が、0モル%以上35モル%以下であり、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(3)で表される繰返し単位の含有量が、0モル%以上35モル%以下であり、
下記式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される繰返し単位の合計量に対する下記式(4)で表される繰返し単位の含有量が、0モル%以上35モル%以下である、請求項1又は2に記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
(1)−O−Ar1−CO−
(2)−CO−Ar2−CO−
(3)−CO−Ar3−CO−
(4)−O−Ar4−O−
(式(1)〜(4)中、Ar1は、1,4−フェニレン基又は2,6−ナフチレン基を表す。Ar2は、1,3−フェニレン基又は2,6−ナフチレン基を表す。Ar3及びAr4は、それぞれ独立にフェニレン基、ナフチレン基、又は、ビフェニレン基を表す。) - 前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度10000s−1での溶融粘度が5Pa・s未満である、請求項1〜3のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
- 前記ピッチ系炭素繊維の密度が2.10g/cm3以上である、請求項1〜4のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂ペレット。
- 液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を溶融混錬する工程を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の液晶ポリエステル樹脂ペレットの製造方法。
- 液晶ポリエステルと、ピッチ系炭素繊維と、を含有する液晶ポリエステル樹脂成形体であって、
前記液晶ポリエステルの流動開始温度+60℃における、せん断速度1000s−1での溶融粘度が10Pa・s未満であり、
前記ピッチ系炭素繊維の長さ加重平均繊維長が100μm以上である、液晶ポリエステル樹脂成形体。
ここで、流動開始温度とは、4℃/分の昇温速度で加熱された樹脂を荷重9.81MPaのもとで、内径1mm、長さ10mmのノズルから押出したときに、溶融粘度が4800Pa・sを示す温度をいう。
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