JP3071457B2 - 低ダストポリカーボネート成形品の製造法 - Google Patents

低ダストポリカーボネート成形品の製造法

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、成形品中のサイズ0.5〜1.0μmのダストが
10×104以下である低ダストポリカーボネート成形品、
特に射出成形過程で金属、ヤケなどのダスト生成の少な
い低ダストポリカーボネート成形品の製造法であり、射
出成形機のシリンダー、スクリューを特定の耐食性、耐
摩耗性材料を使用したものを用い、射出成形過程におけ
るヤケ、金属異物の混入によるダストの増加を押さえた
低ダストポリカーボネート成形品の製造法である。
〔従来の技術とその課題〕
最近、光ディスク、レンズ、光導波路などの用途にポ
リカーボネートが広く使用されるようになって来た。
又、従来の一般的な用途にもポリカーボネート樹脂の持
つ耐熱性、透明性、安全性、寸法安定性、機械的強度な
どを活かしたより肉薄の精密成形品への用途が広がって
来ている。
これらの用途の中で透明性を必須とする用途、特に光
学用途では成形品に含まれるダスト、いわゆる異物はそ
の機能を阻害する要因となる。
このため、原料ポリカーボネート樹脂中の低ダスト化
について多くの研究がなされて来た。しかし、射出成形
過程での射出成形機の材質による汚染の差異については
余り注目されず、成形品中のヤケ、金属等についても原
料ポリカーボネートの熱安定性、その他の差に基づくも
のと見做される傾向が大きかった。
従来の射出成形においては、原料ポリカーボネートの
ダスト量が多く、かつ、射出成形条件も最近の用途に比
較して大幅に穏和なものであったので射出成形過程での
ダスト発生は無視しうる場合が殆どであった。従って、
樹脂メーカーはまず原料ポリカーボネートをクリーンと
することが課題とされた。
樹脂原料メーカーやその使用者にとって、射出成形機
はその専門メーカーが提供する機種の中から適宜選択す
るものであり、その内容についてまでも考慮する余裕も
なく、また従来は必要性も無く、通常の射出成形機メー
カーにその使用材質により、射出成形品のダスト量が変
わるという知見もないものであり、さらに、従来に比較
して格段に厳しい成形過程を経てこれら成形品が製造さ
れるように成ってきていることの意味も正しく評価され
ていたとは言い難いものであった。
他方、経験的には、炭素鋼がポリカーボネート樹脂の
上記のようなゲル化反応を触媒的に促進するという知見
はあった。そこで、本発明者らは、通常の炭素鋼の一種
である低合金鋼のSACM鋼(Al−Cr−Mo鋼)に溶融したポ
リカーボネート樹脂を接触させると、鋼表面に褐色状の
樹脂が生成し、甚だしい場合には黒色物に変化すること
を確認し、さらにこの褐色物或いは黒色物はポリカーボ
ネート樹脂の良溶媒であるハロゲン化炭化水素にも不溶
であることから、この生成物はポリカーボネート樹脂が
分解、網状化、更に炭化までしたゲル化物であるものと
推察された。また、このような生成物は、成形をダスト
コントロールされたクリーン環境下で行い、かつ、原料
ポリカーボネート樹脂も完全密閉系で供給しても大幅に
増加するものであった。
以上より、低ダストポリカーボネート成形品中のダス
トの多くの部分が射出成形機内部で固体ポリカーボネー
トの再溶融・可塑化、射出の過程において新たに発生し
たものであることは明白であり、低ダストポリカーボネ
ート成形品を製造するためには成形機、特にその材質を
ダスト生成の少ない種類とすることが必須であると推察
された。
しかしながら、射出成形機のシリンダーやスクリュー
等に用いる材質であって、ダスト生成が少なく、かつ、
経済的に加工可能な材質は、従来、見出されていなかっ
た。
〔課題を解決するための手段〕
そこで、本発明者らは、射出成形機のシリンダーやス
クリュー或いはスクリュー先端に設けられる逆流防止リ
ングの材質とダストの発生との関係について鋭意検討し
た結果、特定の材質を見出し、これにより製造した射出
成形機によれば、ダスト発生が大幅に低減される可能性
を見出し、これに基づいて本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ポリカーボネート樹脂のペレッ
トを用いて射出成形によりポリカーボネート成形品を製
造する方法において、射出成形機として内周面を下記合
金成分(1)又は(2)からなる耐食、耐摩耗性合金で
形成してなるシリンダーと、炭素鋼に硬質クロームメッ
キ或いはNiカニゼンメッキしてなる部材をスクリュー本
体部材とし、さらに逆流防止リング及び該リングに接触
する部位並びにスクリュー先端部が炭素鋼、ステンレス
スチール鋼を母材とし、SiC、TiC、TiN、WSでコートさ
れた鋼材からなるスクリュー部材を有する射出成形機を
用いて、射出成形する低ダストポリカーボネート成形品
の製造法である。
合金成分(1);Ni: 0.0〜 2.0 重量% Cr: 5.0〜15.0 重量% Co:80.0〜90.0 重量% Fe: 0.0〜 1.0 重量% Mn: 0.1〜 2.0 重量% Si: 0.2〜 4.0 重量% B: 2.0〜 4.0 重量% 残部:C及び不可避不純物. 合金成分(2);Ni:30.0〜85.0 重量% Cr: 5.0〜10.0 重量% Co: 5.0〜40.0 重量% Fe: 0.0〜10.0 重量% Mn: 0.2〜 2.0 重量% Si: 2.0〜10.0 重量% B: 2.0〜 4.0 重量% 残部:C及び不可避不純物. また、本発明は、ポリカーボネート樹脂のペレット中
の0.5〜1.0μmのダスト数が5.0×104個/g以下のものを
用いること、ポリカーボネート製の射出成形品が光ディ
スクまたはレンズであることを特徴とする低ダストポリ
カーボネート成形品の製造法である。
以下に本発明の構成について説明する。
まず、本発明のポリカーボネート樹脂とは、二価フェ
ノールをモノマーとし、ホスゲン法、エステル交換法、
ピリジン法、その他により二価フェノールを炭酸エステ
ル結合して製造される芳香族ポリカーボネート樹脂であ
り、最も一般的にはビスフェノールA〔=2,2−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)プロパン、以下、BPAと記
す〕をモノマーとするものであるが、このポリカーボネ
ートと他の樹脂とのグラフト共重合体などの透明樹脂も
含まれるものである。尚、射出成形過程でのヤケなどの
生成の低減との効果からは種々のポリカーボネート系の
樹脂組成物も好適に適用可能である。
本発明は、低ダストポリカーボネート成形品を製造す
るためのものであるので、用いる芳香族ポリカーボネー
ト樹脂のペレットは、当然に目的とする成形品のダスト
レベルの要求に相応した低ダスト品であることが必要で
ある。
通常、ポリカーボネート樹脂の素材粉末中のダストは
特定の粒度分布にしたがって存在し、サイズ0.5〜1μ
mのダストを5.0×104個/g以下にすれば1〜10μm;1000
個/g以下及び10〜50μm;10個/g以下となるものである。
従って、本発明のポリカーボネート樹脂のペレット中の
サイズ0.5〜1μmのダストは、好ましくは5.0×104個/
g以下である。特に光ディスク、レンズなどの光学用途
では1.0×104個/g以下とすることが好ましく、本発明に
よれば、2.0×104個/g以下の成形品を得ることが可能と
なり、光ディスクの場合、エラーレイト及び長期高温高
湿環境下における信頼性に優れたものとなる。
本発明の射出成形機のシリンダー内周面及びスクリュ
ー表面、すなわち溶融した芳香族ポリカーボネート樹脂
と接する部分の材質は上記の如き特定の鋼材を使用して
なるものである。
シリンダーは、上記した合金成分(1)又は(2)の
合金を用いて製造する。本発明の合金成分(1)又は
(2)は、工業的によく知られている遠心鋳造法によっ
て製造することが出来る。この遠心鋳造法は、鋳型を回
転させることによって発生する遠心力によって溶湯の中
の成分を分離する方法であり、得られる合金は緻密で巣
が出来にくい方法である。
又、スクリューは、少なくともその本体を炭素鋼に硬
質クロームメッキ或いはNiカニゼンメッキしてなる部材
からなる鋼材で製造したものを使用する。また、メッキ
してなる部材は衝撃強度が弱いために、メッキが剥離し
下地が露出するとヤケ等に基づくダストの著しい増加と
剥離したメッキ層による金属混入の原因となるので好ま
しくない。従って、負荷の大きい部分であるスクリュー
先端の逆流防止リングおよびこれに接する部位並びにス
クリュー先端部は炭素鋼、ステンレススチールを母材と
し、SiC、TiC、TiN、WCでコートされた鋼材で製造した
ものを使用するのが好ましい。このようなセラミックの
薄膜は、母材鋼の表面をTiC、TiNでCVD法やPVD法のよう
な蒸着法によってコートするか、WCやSiCの超微粉をHIP
法又は溶射法によって固着することによって得られる。
さらに、成形機先端のノズル内面や金型の溶融樹脂流
路についても、硬質クロームメッキ或いはNiカニゼンメ
ッキ、合金成分(1)や(2)を用いて構成するのが好
ましい。なお、ステンレス鋼でも、SUS304、316、310等
のオーステナイト系の材質は溶融したポリカーボネート
樹脂に接触させるとヤケを生じ易いため注意すべきであ
る。
〔実施例〕
以下、実施例等により本発明を説明する。
実施例1及び比較例1 射出成形機として、下記第1表の合金成分一覧表に示
した組成の合金で製造したシリンダー及びスクリューを
持つものを使用した。
なお、射出成形機のスクリュー径28mm、射出容量3オ
ンスであり、実施例では更にスクリューの先端部位(即
ち、逆流防止リング及びこれに接触する部位、スクリュ
ー先端部)はすべてSKD鋼表面をセラミックス蒸着した
ものによって構成されてなるものである。
これらの射出成形機を用い、光学用ポリカーボネート
樹脂(商品名;ユーピロンH−4000:三菱瓦斯化学
(株)製)ペレットを用いて、樹脂温度320℃、金型温
度80℃、成形サイクル24秒で、すべてクラス1000のクリ
ーンルームで厚み1.2mm、直径130mmの光ディスク基板を
成形し、成形開始後200ショット目のディスクのダスト
について測定した結果を下記第2表に示した。
なお、ダスト数の測定は、ポリカーボネート樹脂1gを
100ccのメチレンクロライドに溶解した溶液を光散乱式
粒径センサーを用いて測定した。
実施例2及び比較例2 実施例1において、シリンダー2、スクリュー2を使
用した場合(実施例1−1)、シリンダー1、スクリュ
ー1を使用した場合(比較例1−1)について、射出成
形を一旦停止し、シリンダー温度を320℃に保って2時
間放置したのち、再度射出成形を開始し、50ショット毎
にディスクをサンプリングしてダスト数(サイズ0.5〜
1.0μm)の経時変化を測定した結果を第3表に示し
た。
第3表から、本発明の材料を使用した射出成形機の場
合は、ダストレベルの低下が急速に達成され安定運転が
でき、原料ペレットからのダスト数の増加がサイズ0.5
〜1.0μmのもので0.3〜0.5×104個/gで安定したもので
あることが理解される。これに対して、従来の材質の場
合には到達ダストレベルも悪く、バラツキも大きい。
実施例3及び比較例3 スクリュー直径45mm、射出容量5オンスの射出成形機
を用い、直径5cm、長さ30cm、肉厚1.5mmの円筒状の人工
透析器ハウジング模擬成形品を、樹脂温度300℃、金型
温度100℃、成形サイクル30秒にて射出成形した。
用いた成形機は、スクリューとしてSACM鋼に硬質クロ
ムメッキを施し、先端部位(即ち、逆流防止リング及び
これに接触する部位、スクリュー先端部)には、SKD鋼
にWCを溶射したものを用い、シリンダーとして本合金成
分(1)を用いたもの(実施例)と、スクリューとして
SACM鋼に硬質クロムメッキを施し、先端部位はチッ化処
理を施したSKD鋼を用い、シリンダーとSACM鋼を用いた
もの(比較例)を使用した。
この成形品について、ダスト数並びに125℃,100時間
の蒸気処理後の直径50μm以上の白点数を測定した結果
を第4表に示した。
尚、用いたポリカーボネート樹脂は三菱瓦斯化学
(株)製のユーピロンS−3000Rのペレットであり、ダ
スト量は、サイズ0.5〜1μm;4.5×104個/g、1〜10μ
m;560個/g、10〜50μm;0個/gであった。
第4表の結果から、射出過程に於ける分解劣化に基づ
くダスト数の増加が抑えられるだけでなく、耐加水分解
性についても優れた成形品が得られることが理解され
る。
〔発明の作用および効果〕
以上、本発明の樹脂との接触部に特定の材質のシリン
ダーおよびスクリューとを用いた射出成形機を使用する
低ダストポリカーボネート成形品の製造法によれば、射
出成形過程に於けるダストの増加が大幅に低減されるも
のであることが明白である。このことから、ハイレベル
の低ダスト化を要求される光学製品用の成形材料の製造
に極めて有効な方法であることが理解され、また、一般
用途においてもダスト低減による透明性の向上のみでな
く、分解劣化に基づく物性劣化の低減が達成され極めて
有意義なものであることが理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29K 69:00 B29L 11:00 17:00 (72)発明者 大串 眞康 岡山県倉敷市酒津2045番地の1 株式会 社クラレ内 審査官 野村 康秀 (56)参考文献 特開 平1−192528(JP,A) 特開 昭48−57818(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/84 C22C 19/00 - 19/07

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリカーボネート樹脂のペレットを用いて
    射出成形によりポリカーボネート成形品を製造する方法
    において、射出成形機として内周面を下記合金成分
    (1)又は(2)からなる耐食、耐摩耗性合金で形成し
    てなるシリンダーと、炭素鋼に硬質クロームメッキ或い
    はNiカニゼンメッキしてなる部材をスクリュー本体部材
    とし、逆流防止リング及び該リングに接触する部位並び
    にスクリュー先端部が炭素鋼、ステンレス鋼を母材とし
    SiC、TiC、TiN、WSでコートされた鋼材からなるスクリ
    ュー部材を有する射出成形機を用いることを特徴とする
    低ダストポリカーボネート成形品の製造法。 合金成分(1);Ni: 0.0〜 2.0 重量% Cr: 5.0〜15.0 重量% Co:80.0〜90.0 重量% Fe: 0.0〜 1.0 重量% Mn: 0.1〜 2.0 重量% Si: 0.2〜 4.0 重量% B: 2.0〜 4.0 重量% 残部:C及び不可避不純物 合金成分(2);Ni:30.0〜85.0 重量% Cr: 5.0〜10.0 重量% Co: 5.0〜40.0 重量% Fe: 0.0〜10.0 重量% Mn: 0.2〜 2.0 重量% Si: 2.0〜10.0 重量% B: 2.0〜 4.0 重量% 残部:C及び不可避不純物
  2. 【請求項2】該射出成形に用いるポリカーボネート樹脂
    のペレット中の0.5〜1.0μmのダスト数が5.0×104個/g
    以下である請求項1記載の低ダストポリカーボネート成
    形品の製造法。
  3. 【請求項3】ポリカーボネート製の射出成形品が光ディ
    スクまたはレンズである請求項1記載の低ダストポリカ
    ーボネート成形品の製造法。
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DE102006051308A1 (de) * 2006-10-31 2008-05-08 Bayer Materialscience Ag Verfahren zur Behandlung von Metalloberflächen
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