JP2021038332A - 液晶ポリエステル樹脂組成物及び成形体 - Google Patents
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Abstract
Description
液晶ポリエステル樹脂は、特に耐熱性の点で優れることから、高温で使用される食器用途で採用されている。食器用途の成形体においては、高い意匠性が求められており、例えば、メタリック調の外観付与の要求がある。
この要求に対して、液晶ポリエステル樹脂組成物に含有するための、金属系のフィラーを使用したメタリック調の材料等が開発されている。
[1](P)成分:液晶ポリエステル樹脂と、(M)成分:非金属粉系のメタリック調顔料と、(F)成分:前記(M)成分以外の無機充填剤と、を含有する、液晶ポリエステル樹脂組成物。
[2]前記(M)成分は、板状無機充填剤粒子が金属酸化物で被覆されたものである、[1]に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[3]前記(M)成分における板状無機充填剤粒子は、マイカを含む、[2]に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[4]前記(M)成分における板状無機充填剤粒子は、合成マイカを含む、[3]に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[5]前記(M)成分の含有量は、前記(P)成分100質量部に対して4〜50質量部である、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[6]前記(F)成分は、板状粒子である、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[7]前記(F)成分の含有量は、前記(P)成分100質量部に対して10〜80質量部である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[8]前記(M)成分のメジアン径(D50)は、5〜100μmである、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
[9][1]〜[8]のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物を用いて作製された成形体。
[10]オーブンウェアである、[9]に記載の成形体。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、(P)成分:液晶ポリエステル樹脂と、(M)成分:非金属粉系のメタリック調顔料と、(F)成分:前記(M)成分以外の無機充填剤と、を含有する。
本実施形態の(P)成分:液晶ポリエステル樹脂は、ヒドロキシカルボン酸に由来する繰返し単位をメソゲン基として有するものである。ここで、「ヒドロキシカルボン酸」とは、一分子中にヒドロキシ基(−OH)及びカルボキシ基(−C(=O)−OH)を共に有する化合物を意味する。
芳香族ヒドロキシアミン及び芳香族ジアミンのようなアミノ基を有する化合物の重合可能な誘導体の例としては、アミノ基をアシル化してアシルアミノ基に変換してなるもの(アシル化物)が挙げられる。
[式(1)中、Ar1は、フェニレン基、ナフチレン基又はビフェニリレン基を表し、Ar1で表される前記基中の1個以上の水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。]
繰返し単位(1)としては、Ar1が1,4−フェニレン基であるもの(4−ヒドロキシ安息香酸に由来する繰返し単位)、及びAr1が2,6−ナフチレン基であるもの(6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸に由来する繰返し単位)が好ましい。
すなわち、好ましい(P)成分の例としては、パラヒドロキシ安息香酸、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸のいずれか一方又は両方に由来する繰返し単位を有するものが好ましい。
また、(P)成分は、下記式(3)で表される繰返し単位(以下、「繰返し単位(3)」ということがある。)を有するものが好ましい。中でも、繰返し単位(1)(好ましくは、Ar1が1,4−フェニレン基又は2,6−ナフチレン基であるもの)、繰返し単位(2)及び繰返し単位(3)を有するものがより好ましい。
[式(2)中、Ar2は、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は下記式(4)で表される基を表す。Ar2に含まれる1個以上の水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。]
[式(4)中、Ar4及びAr5は、互いに独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。
Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は炭素数1〜10のアルキリデン基を表す。]
(3)−X−Ar3−Y−
[式(3)中、Ar3は、フェニレン基、ナフチレン基、ビフェニリレン基又は式(4)で表される基を表す。
X及びYは、互いに独立に、酸素原子又はイミノ基(−NH−)を表す。
Ar3に含まれる1個以上の水素原子は、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。]
[式(4)中、Ar4及びAr5は、互いに独立に、フェニレン基又はナフチレン基を表す。
Zは、酸素原子、硫黄原子、カルボニル基、スルホニル基又は炭素数1〜10のアルキリデン基を表す。]
繰返し単位(2)としては、Ar2が1,4−フェニレン基であるもの(テレフタル酸に由来する繰返し単位)、Ar2が1,3−フェニレン基であるもの(イソフタル酸に由来する繰返し単位)、Ar2が2,6−ナフチレン基であるもの(2,6−ナフタレンジカルボン酸に由来する繰返し単位)、Ar2が4,4’−ビフェニリレン基であるもの(4,4’−ジカルボキシビフェニルに由来する繰返し単位)、又はAr2がジフェニルエーテル−4,4’−ジイル基であるもの(4,4’−ジカルボキシジフェニルエーテルに由来する繰返し単位)が好ましく、Ar2が1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、2,6−ナフチレン基又は4,4’−ビフェニリレン基であるものがより好ましい。
繰返し単位(3)としては、Ar3が1,4−フェニレン基であるもの(ヒドロキノン、p−アミノフェノール又はp−フェニレンジアミンに由来する繰返し単位)、Ar3が1,3−フェニレン基であるもの(1,3−ベンゼンジオール、m−アミノフェノール(例えば、4−アセトキシアミノフェノール)又はm−フェニレンジアミンに由来する繰返し単位)、Ar3が2,6−ナフチレン基であるもの(2,6−ジヒドロキシナフタレンに由来する繰返し単位、2−ヒドロキシ−6−アミノナフタレンに由来する繰返し単位又は2,6−ジアミノナフタレンに由来する繰返し単位)、Ar3が4,4’−ビフェニリレン基であるもの(4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4−アミノ−4’−ヒドロキシビフェニル又は4,4’−ジアミノビフェニルに由来する繰返し単位)、又はAr3がジフェニルエーテル−4,4’−ジイル基であるもの(4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテルに由来する繰返し単位、4−ヒドロキシ−4’−アミノジフェニルエーテルに由来する繰返し単位又は4,4’−ジアミノジフェニルエーテルに由来する繰返し単位)が好ましく、Ar3が1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、2,6−ナフチレン基又は4,4’−ビフェニリレン基であるものがより好ましい。
(31)−O−Ar31−O−
[式(21)及び式(31)中、Ar21及びAr31は、互いに独立に、1,4−フェニレン基、1,3−フェニレン基、2,6−ナフチレン基又は4,4’−ビフェニリレン基を表す。Ar21又はAr31で表される前記基中の1個以上の水素原子は、互いに独立に、ハロゲン原子、炭素数1〜10のアルキル基又は炭素数6〜20のアリール基で置換されていてもよい。]
2種類の液晶ポリエステル樹脂を併用して用いる場合には、作製する成形体により適宜選択すればよく、例えば前記繰返し単位(1)〜(3)の配合比が異なる液晶ポリエステル樹脂(1)及び液晶ポリエステル樹脂(2)を、[液晶ポリエステル樹脂(1)の含有量]/[液晶ポリエステル樹脂(2)の含有量](質量部/質量部)で表した場合に、90/10〜10/90が好ましく、80/20〜20/80がより好ましく、60/40〜40/60がさらに好ましい。
(P)成分の流動開始温度が前記の範囲にあると、耐熱性や強度・剛性が良好であり、成形時に熱劣化しにくく、また、溶融時の粘度が高くなりにくいために流動性が低下しにくくなる傾向がある。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、(M)成分:非金属粉系のメタリック調顔料を含有する。ここで、「非金属粉系のメタリック調顔料」とは、金属的な光輝を発現する顔料であって、金属粉からなる顔料(アルミニウム粉、ブロンズ粉等)を除いたものをいう。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、(M)成分を含有することにより、メタリック調の外観、金属的な光輝が付与されて意匠性を向上させることができる。
母材である板状無機充填剤粒子としては、マイカ、合成マイカ(合成金雲母)、ガラスフレーク等が挙げられる。
前記無機材料としては、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、フェロシアン鉄、酸化アルミ、フッ化カルシウム、シリカ、酸化マグネシウム等が挙げられる。
板状無機充填剤粒子が無機材料で被覆されたものとしては、板状無機充填剤粒子が、無機材料1種単独で被覆されたものでもよく、2種以上の無機材料で被覆されたものでもよい。
(M)成分のメジアン径(D50)が前記の好ましい範囲の下限値以上であれば意匠性がより向上する。
(M)成分のメジアン径(D50)が前記の好ましい範囲の上限値以下であれば、成形の際のフローマークの発生をより抑制することができる。
なお、メジアン径(D50)は、(M)成分の粒子径分布において、小径側から体積累積分布曲線を描いた場合に、累積50%となるときの粒子径である。
また、(M)成分が、板状無機充填剤粒子が無機材料で被覆されたものの場合、液晶ポリエステル樹脂や他無機充填剤との混合、混錬や、その後の成形時においてメジアン径(D50)が変化しないことが分かっている。そのため、液晶ポリエステル樹脂組成物中の(M)成分のメジアン径(D50)は、他成分と混合、混錬する前の段階で(M)成分を水に分散させ、レーザー回折式粒子径分布測定装置(堀場製作所社製、商品名:LA−950V2等)で測定することによってもとめることができる。
(M)成分の含有量は、上記(P)成分100質量部に対して、4〜50質量部であることが好ましく、6〜45質量部であることがより好ましく、8〜40質量部であることがさらに好ましい。
(M)成分の含有量が前記の好ましい範囲の下限値以上であれば意匠性がより向上する。
(M)成分の含有量が前記の好ましい範囲の上限値以下であれば、成形の際のフローマークの発生をより抑制することができる。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、(F)成分:上記(M)成分以外の無機充填剤を含有する。
本実施形態の液晶ポリエステル樹脂組成物は、(F)成分を含有することにより、成形の際のフローマークの発生を抑制することができる。
(F)成分は上記の中でも、板状粒子であることが好ましい。
(F)成分としては、例えば、タルクフィラー、酸化チタンフィラー、顔料が挙げられる。
タルクフィラーは、好ましくは含水ケイ酸マグネシウムを粉砕したものである。含水ケイ酸マグネシウムの分子の結晶構造は、パイロフィライト型三層構造であり、タルクフィラーはこの構造が積み重なったものである。タルクフィラーとして、より好ましくは含水ケイ酸マグネシウムの分子の結晶を単位層程度にまで微粉砕した平板状のものである。
処理されたタルクフィラーとしては、液晶ポリエステル樹脂との界面接着性、分散性を向上させるために、公知の界面活性剤で表面処理したものが挙げられる。該界面活性剤としては、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステル、高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸塩類等が挙げられる。
タルクフィラーのメジアン径(D50)が上記範囲内であると、フローマークが発生することをより抑制することができる。
タルクフィラーの含有量は、上記(P)成分100質量部に対して、4〜80質量部であることが好ましく、8〜75質量部であることがより好ましく、10〜70質量部であることがさらに好ましい。
タルクフィラーの含有量が上記範囲内であると、フローマークが発生することをより抑制することができる。
酸化チタンフィラーとしては、特に限定されず、樹脂充填用の酸化チタンフィラーとして公知のものを使用することができる。
例えば、無機金属酸化物を用いて表面処理を施すことにより、分散性等の特性を向上できる。無機金属酸化物としては、例えば、酸化アルミニウムが挙げられる。
顔料としては、アルミナ、酸化鉄、酸化コバルト、酸化クロム、酸化マンガン、カーボンブラック等が挙げられる。その中でも、よりメタリック調の外観にすることができるため、カーボンブラックが好ましい。
(M)成分と(F)成分との配合比(質量比)((F)成分/(M)成分)が、前記の好ましい範囲の下限値以上であれば成形の際のフローマークの発生をより抑制することができる。
(M)成分と(F)成分との配合比(質量比)((F)成分/(M)成分)が、前記の好ましい範囲の上限値以下であれば、意匠性がより向上する。
本実施形態の成形体は、上述した液晶ポリエステル樹脂組成物を形成材料とする。
上述した液晶ポリエステル樹脂組成物により作製されているため、意匠性が高く、かつ、フローマークの発生が抑制されている。
撹拌装置、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、パラ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、同温度を保持して1時間還流させた。
次いで、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。
得られたプレポリマーは室温まで冷却し、粗粉砕機で粉砕した。得られたプレポリマー粉末を、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時間保持することで、固相重合を行い、液晶ポリエステル樹脂1を得た。得られた液晶ポリエステル樹脂1の流動開始温度は327℃であった。
<液晶ポリエステル樹脂組成物の製造方法>
上記で得られた液晶ポリエステル樹脂1((P)成分)に対し、下記表1に示す配合比にて、(M)成分と(F)成分とを配合した後、2軸押出機(池貝鉄工株式会社製、PCM−30)を用いて各例の液晶ポリエステル樹脂組成物を得た。
LCP−1:上記液晶ポリエステル樹脂1
(M)−1:酸化チタン被覆合成マイカ(日本光研工業社製、商品名:TWINCLEPEARL SXD、メジアン径(D50):21μm)
(M)−2:酸化チタン被覆合成マイカ(日本光研工業社製、商品名:TWINCLEPEARL SX、メジアン径(D50):90μm)
(M)−3:酸化チタン被覆合成マイカ(日本光研工業社製、商品名:TWINCLEPEARL SXA、メジアン径(D50):9μm)
(M)−4:酸化チタン被覆合成マイカ(日本光研工業社製、商品名:TWINCLEPEARL BXB、メジアン径(D50):13μm)
(F)−2:ガラス繊維(セントラル硝子社製、商品名:ミルドファイバー EFH75−01)
(F)−3:カーボンブラック(Cabot社製、商品名:Black pearls 4350)
[条件]
粒子屈折率:1.59−0.1i(マイカ)
分散媒:水
分散媒屈折率:1.33
各例の液晶ポリエステル樹脂組成物を、それぞれ射出成形機を用いて330℃〜350℃にて成形し、60mm×40mm×2mmtの大きさの試験片を得た。
上記実施例1〜9及び比較例1、2の試験片について、変角光度計(日本電色工業株式会社製、商品名:GC5000L)を用いて、入射角45°で入射して、該試験片の表面で反射した光の検出角30°での500nm反射率を測定した。
上記反射率が高いほど、金属的な光輝が強くなり、メタリック調の外観であることを意味する。
その結果を表2、3に示す。
また、上記実施例の中でも、(F)−3:カーボンブラックを含有する実施例7〜9の液晶ポリエステル樹脂組成物は、反射率は他の実施例と同等であったが、目視評価では、より金属的な色調を発現し、金属の外観を模した意匠性に優れていることが確認された。
各例の試験片の外観を目視で観察し、下記の基準で評価した。
その結果を表4、5に示す。
A:観察面に対して1メートル以内に近づき、どの角度からでもフローマークがほとんど見えない
B:観察面に対して1メートル以内に近づき、垂直方向からはあまり見えないが、45度の方向からよくフローマークが見える
C:観察面に対して1メートル以内に近づき、どの方向からでもよくフローマークが見える
D:観察面に対して1メートル以上離れても、よくフローマークが見える
Claims (10)
- (P)成分:液晶ポリエステル樹脂と、
(M)成分:非金属粉系のメタリック調顔料と、
(F)成分:前記(M)成分以外の無機充填剤と、
を含有する、液晶ポリエステル樹脂組成物。 - 前記(M)成分は、板状無機充填剤粒子が金属酸化物で被覆されたものである、請求項1に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(M)成分における板状無機充填剤粒子は、マイカを含む、請求項2に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(M)成分における板状無機充填剤粒子は、合成マイカを含む、請求項3に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(M)成分の含有量は、前記(P)成分100質量部に対して4〜50質量部である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(F)成分は、板状粒子である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(F)成分の含有量は、前記(P)成分100質量部に対して10〜80質量部である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 前記(M)成分のメジアン径(D50)は、5〜100μmである、請求項1〜7のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物。
- 請求項1〜8のいずれか一項に記載の液晶ポリエステル樹脂組成物を用いて作製された成形体。
- オーブンウェアである、請求項9に記載の成形体。
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