JP3384062B2 - ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物およびその製造法 - Google Patents

ポリフェニレンスルフィド樹脂組成物およびその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特に高純度の水(超純
水)と接触する用途に好適に使用される水溶性有機物が
極めて少なく、また金属イオンなどの水溶出性成分も極
めて少ないポリフェニレンスルフィド樹脂組成物および
その製造法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリフェニレンスルフィド樹脂(以下P
PS樹脂と略す)は優れた耐熱性、難燃性、剛性、耐薬
品性などエンジニアリングプラスチックとしては好適な
性質を有しており、各種電気部品、機械部品および自動
車部品などの射出成形用途に広く使用されている。更に
最近になってPPS樹脂のとりわけ優れた耐薬品性、耐
水性、低溶出性を生かして、たとえば半導体製造におい
て素子の洗浄に使用される超純水用配管などの特殊用途
への適用が活発に検討されるようになった。
【0003】しかしながら、PPS樹脂からなる超純水
の輸送配管材を使用する場合も、他の熱可塑性樹脂から
なる輸送配管材よりはるかに微量ではあるが、樹脂中に
含まれる少量の金属イオンのようなイオン性物質や水溶
性有機物質が超純水中に溶出し、超純水の純度が低下す
るという問題が完全には解決されていないのが現状であ
る。
【0004】このように純度が低下した超純水で半導体
素子表面を洗浄すると、表面に付着した極わずかの金属
イオンが半導体素子の機能を阻害し、製品の歩留りが低
下したり、その性能が低下したりする。特に、ナトリウ
ムイオン等のアルカリ金属イオンが最も悪影響を及ぼす
ことが知られている。また、溶出した有機物質により超
純水に微生物が繁殖してさらに水の純度が低下する。
【0005】一方、組成物としては特開平1−3064
67号公報でPPS樹脂にエポキシ基含有オレフィン系
共重合体およびエチレン−プロピレン共重合体を配合す
ることにより、溶融流動性および衝撃特性に優れた組成
物が得られることが記載されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】超純水に繁殖する微生
物については、一般に過酸化水素水を配管に通して洗浄
殺菌する方法や、80〜100℃近くまで加熱された超
純水を配管に通して加熱殺菌する方法が行われている。
ところが、溶出したイオン性物質による汚染は防止でき
ず、半導体素子の集積度が高度化するに伴って、イオン
性物質の溶出が極めて少ない超純水輸送配管材料が要求
されている。また、超純水の品質管理上、微生物繁殖の
原因となる有機物溶出の低減が同時に要求されているこ
とは勿論である。
【0007】そして、本発明者らの検討の結果、前記特
開平1−306467号公報記載の組成物をそのまま適
用してもイオン性物質の溶出および有機物溶出の点で不
十分な場合があることがわかった。
【0008】本発明は、このような要求に答えるもので
あり、本発明の目的とするところは、耐熱性および耐熱
水性に優れ、有機物の溶出が極めて少ないPPS樹脂組
成物およびその製造法に関するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂97〜70重量
%、(B)エチレンおよびメタクリル酸グリシジルまた
はアクリル酸グリシジルを主たる構成成分とする共重合
ポリオレフィン3〜30重量%および(C)エチレン/
プロピレン共重合体、エチレン/ブテン共重合体、エチ
レン/メタクリル酸誘導体共重合体、エチレン/アクリ
ル酸誘導体共重合体の中から選ばれる少なくとも一種の
ポリオレフィンエラストマー0〜27重量%からなる樹
脂組成物で、かつ、全有機物炭素量が40μg/lの超純
水を用いて樹脂組成物を浴比1:1(重量比)、80℃
/7日間の条件下で溶出試験をした後の溶出全有機物炭
素量が4mg/ l以下であるポリフェニレンスルフィド樹
脂組成物および(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂9
7〜70重量%、(B)エチレンおよびメタクリル酸グ
リシジルまたはアクリル酸グリシジルを主たる構成成分
とする共重合ポリオレフィン3〜30重量%および
(C)エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/ブテ
ン共重合体、エチレン/メタクリル酸誘導体共重合体、
エチレン/アクリル酸誘導体共重合体の中から選ばれる
少なくとも一種のポリオレフィンエラストマー0〜27
重量%からなる混合物を溶融混練して得られる樹脂組成
物を真空または不活性雰囲気下120〜270℃の温度
範囲で加熱処理することを特徴とする水溶出性成分の少
ないポリフェニレンスルフィド樹脂組成物の製造法を提
供するものである。
【0010】本発明で使用するポリフェニレンスルフィ
ド樹脂とは、構造式(I)で示される繰り返し単位を
【化1】 70モル%以上、より好ましくは90モル%以上を含む
重合体であり、上記繰り返し単位が70モル%未満で
は、耐熱性が損なわれるので好ましくない。またPPS
樹脂はその繰り返し単位の30モル%未満を、下記の構
造式を有する繰り返し単位などで構成することが可能で
ある。
【0011】
【化2】 本発明で用いられるPPS樹脂の溶融粘度は、溶融混練
が可能であれば特に制限はないが、通常200〜20,
000ポアズ(320℃、剪断速度10 sec-1)のもの
が使用される。
【0012】かかるPPS樹脂は通常公知の方法、即ち
特公昭45−3368号公報に記載される比較的分子量
の小さな重合体を得る方法。或は、特公昭52−122
40号公報や特開昭61−7332号公報に記載される
比較的分子量の大きな重合体を得る方法などによって製
造できる。本発明において上記の様に得られたPPS樹
脂を空気中加熱による架橋/高分子量化、有機溶媒、熱
水、酸水溶液などによる洗浄、酸無水物、イソシアネ−
トなどの官能基含有化合物による活性化など種々の処理
を施した上で使用することももちろん可能である。特に
本発明においてはたとえば特開平1−26670号公報
に開示されている有機溶媒洗浄、たとえば特開昭62−
153344号公報に開示されている熱水洗浄、たとえ
ば特開昭62−153343号公報に開示されている酸
水溶液洗浄などの洗浄処理したPPSを用いることが特
に好ましい。
【0013】本発明で(B)成分として用いられるエチ
レンおよびメタクリル酸グリシジルまたはアクリル酸グ
リシジルを主たる構成成分とする共重合ポリオレフィン
としてはエチレン98〜70重量%およびメタクリル酸
グリシジルまたはアクリル酸グリシジル2〜30重量%
の混合物を通常公知の方法で共重合して得られるものが
挙げられ、その共重合の形式に制限はない。共重合体に
おけるメタクリル酸グリシジルまたはアクリル酸グリシ
ジルの共重合量は上記の範囲にあることが好ましく、共
重合量が少なすぎるとPPS樹脂組成物の耐衝撃性が損
なわれる傾向にあり、一方共重合量が多すぎるとPPS
樹脂組成物がゲル化傾向を示す傾向がある。かかる共重
合オレフィンには本発明の樹脂組成物の特性を損なわな
い範囲で他のオレフィン系モノマ、たとえばアクリル酸
メチル、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、スチ
レンなどを単体または混合物の形でランダム、ブロッ
ク、グラフト共重合せしめて導入することも可能であ
る。共重合ポリオレフィンの重合度については特に制限
なく、JISK6760に定められた方法で測定した1
90℃/2160gの条件におけるMFRが0. 1〜1
00g/10分の範囲のものを用いることができる。共
重合ポリオレフィンのPPS樹脂組成物中に占める割合
は3〜30重量%であり、5〜20重量%であることが
好ましい。共重合ポリオレフィンの配合量が3重量%に
満たないとPPS樹脂組成物の耐衝撃性が不足するので
好ましくなく、逆に配合量が30重量%を越えるとPP
S樹脂組成物の耐熱性低下が顕在化するので好ましくな
い。
【0014】本発明で必要に応じて(C)成分として用
いられるポリオレフィンエラストマーとは、エチレン/
プロピレン共重合体、エチレン/ブテン共重合体、エチ
レン/メタクリル酸誘導体共重合体、エチレン/アクリ
ル酸誘導体共重合体の中から選ばれた少なくとも一種で
あり、これらポリオレフィンエラストマーの重合度につ
いては特に制限なく、JISK6760に定められた方
法で測定した190℃/2160gの条件におけるMF
Rが0. 1〜100g/10分の範囲のものを用いるこ
とができる。(C)成分のポリオレフィンエラストマー
のPPS樹脂組成物中に占める割合は0〜27重量%で
あり、0〜15重量%であることが好ましい。ポリオレ
フィンエラストマーの配合量が27重量%を越えるとP
PS樹脂組成物の耐熱性低下が顕在化するので好ましく
ない。
【0015】なお、本発明のPPS樹脂組成物にはその
特徴を損なわない範囲で、安定剤、滑剤、可塑剤、成形
加工助剤、着色剤、補強剤、他の重合体などを添加する
こともできる。
【0016】本発明のPPS樹脂組成物は、水接触下で
の溶出成分が少なく、全有機物炭素量が40μg/lの超
純水を用いて樹脂組成物(通常ペレットを用いる)を浴
比1:1(重量比)、80℃/7日間の条件下で溶出試
験をした後の溶出全有機物炭素量が4mg/ l以下となる
ことが必要であり、好ましくは3mg/ l以下、特に2mg
/ l以下であることが好ましい。溶出全有機物炭素量
は、溶出試験後の超純水をサンプルとして東レ(株)製
超微量有機炭素分析計(モデル1800改)を用いて測
定した。
【0017】本発明の樹脂組成物の調製方法は上記の水
に溶出される有機物量が上記範囲を満足する限り特に制
限はないが、例えば(A)PPS樹脂、(B)共重合ポ
リオレフィンおよび(C)ポリオレフィンエラストマー
を溶融混練して組成物を製造後、加熱処理する方法が好
ましく用いられる。この方法においては、組成物を加熱
処理する点が重要であり、上記組成物を製造する方法と
しては特に制限はなく(A)PPS樹脂、(B)共重合
ポリオレフィンおよび(C)ポリオレフィンエラストマ
ーの粉末、ペレット、細片をリボンブレンダー、ヘンシ
ェルミキサー、Vブレンダーなどを用いてドライブレン
ドしたのち、バンバリーミキサー、ミキシングロール、
単軸または2軸の押出機、ニーダーなどを用いて溶融混
練して組成物とする方法などが挙げられる。中でも十分
な混練力を有する単軸または2軸の押出機を用いて溶融
混練する方法が代表的である。
【0018】そして上記の如くして得られた組成物を特
定の条件下、即ち真空または不活性雰囲気下、120〜
270℃の温度範囲で加熱処理することが重要である。
なぜならこの加熱処理を施すことによって初めて本発明
の水浸漬処理時の溶出分の少ない、超純水用途に適用可
能なPPS樹脂組成物が得られるからである。加熱処理
は真空下、窒素、アルゴン、ヘリウム雰囲気などの不活
性雰囲気下で行う必要があり、なかでも溶出成分低減効
果および経済性の点から真空下または窒素雰囲気下で加
熱処理することが好ましい。加熱処理時の温度は120
〜270℃の温度範囲である場合に溶出分低減効果が大
きく、PPS樹脂組成物の劣化が少ない。好ましくは1
50〜220℃の温度範囲である。加熱処理時間は加熱
温度に応じて通常、1〜30時間の中から適宜選択され
る。つまり高温の加熱処理温度を選択した場合には比較
的短時間で所期の目的の効果が得られるし、低温の加熱
処理温度を選択した場合には比較的長時間が必要にな
る。しかし上記の温度範囲内で加熱処理をする限り30
時間を越える加熱処理はそれ以上の溶出成分低減効果が
期待できず、経済性の点が劣るものとなる。
【0019】上記製造方法により得られたPPS樹脂組
成物は、水接触下での溶出成分が少なく、全有機物炭素
量が40μg/lの超純水を用いて樹脂組成物を浴比1:
1(重量比)、80℃/7日間の条件下で溶出試験をし
た後の全有機物炭素量が4mg/ l以下となる程度のもの
を得ることができる。
【0020】以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に
説明する。
【0021】参考例1(ポリフェニレンスルフィドの合
成法) PPS−1:オートクレーブに硫化ナトリウム3. 26
kg(25モル、結晶水40%を含む)、水酸化ナトリ
ウム4g、酢酸ナトリウム三水和物1. 19kg(約
8. 8モル)およびNMP7. 9kgを仕込み、撹拌し
ながら徐々に205℃まで昇温し、水1. 36kgを含
む留出水約1. 5リットルを除去した。残留混合物に
1, 4−ジクロロベンゼン3. 75kg(25. 5モ
ル)およびNMP2kgを加え、265℃で5時間加熱
した。反応生成物を70℃の温水で5回洗浄し、次いで
90℃に加熱されたpH4の酢酸溶液中で30分間撹拌
洗浄し、再び70℃の温水で2回洗浄した後80℃で2
4時間減圧乾燥して、溶融粘度約1200ポアズ(31
0℃、剪断速度1000sec -1)の粉末状ポリフェニレ
ンスルフィド(PPS−1)約2kgを得た。
【0022】また、PPS−2およびPPS−3として
は東レ(株)製PPS樹脂、M2088およびE188
0を使用した。
【0023】実施例 1〜24 PPS樹脂、ポリオレフィン化合物とを表1に示す割合
でドライブレンドした後、280〜320℃の温度条件
に設定した単軸押出機により溶融混練後ペレタイズし
た。得られたペレットをイオン交換水および超純水の順
で洗浄し、真空下および窒素雰囲気下で各々120〜2
20℃、3〜25時間加熱処理した。
【0024】得られたペレットについて、次の方法によ
り有機物質の溶出性及び金属Naイオンなどのイオン性
物質の溶出性を評価した。その結果を表1に示す。
【0025】(1)有機物質の溶出性 " テフロン" 製容器に超純水(100g)を入れこの超
純水に上記ペレット(100g)を浸漬して密閉し、こ
れを80℃のギヤーオーブンに入れて7日間放置する。
その後、" テフロン" 製容器内の超純水の全有機物炭素
量(TOC)を測定することにより、有機物質の溶出性
を評価する。
【0026】なお、この測定に用いた超純水の全有機物
炭素量は、40μg/lであった。また、" テフロン" 製
容器からの有機物質の溶出量を知るために、上記のペレ
ットを浸漬しない場合について、超純水の全有機物炭素
量を測定した(ブランク測定値)。この全有機物炭素量
は、120μg/lであった。
【0027】(2)金属Naイオンの溶出性 " テフロン" 製容器に超純水(100g)を入れこの超
純水に上記ペレット(100g)を浸漬して密閉し、こ
れを80℃のギヤーオーブンに入れて7日間放置する。
その後、" テフロン" 製容器内の超純水の金属Naイオ
ンを測定することにより、金属イオン性物質の溶出性を
評価する。
【0028】なお、この測定に用いた超純水の金属Na
イオン量は、ppbオーダー以下であった。また、" テ
フロン" 製容器からの金属Naイオンの溶出量を知るた
めに、上記のペレットを浸漬しない場合について、超純
水の金属Naイオン量を測定した(ブランク測定値)。
この金属Naイオン量は、1ppb以下であった。
【0029】比較例 1〜5 実施例と同様にしてドライブレンドした後、280〜3
20℃の温度条件に設定した単軸押出機により溶融混練
後ペレタイズした。得られたペレットをイオン交換水お
よび超純水の順で洗浄し、空気存在下常圧150℃、1
5時間加熱処理した。
【0030】得られたペレットについて測定した全有機
炭素溶出量、金属Naイオン溶出量を表1に示す。
【0031】以上の実施例および比較例から、PPS樹
脂組成物を真空または窒素雰囲気下で加熱処理する本発
明の実施例が、未処理または空気存在下で加熱処理する
比較例に較べ、全有機炭素、金属Naイオンなどの溶出
が極めて少ないことがわかる。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】本発明のポリフェニレンスルフィド樹脂
組成物は、有機物質および金属イオン性物質の溶出が極
めて少ないポリフェニレンスルフィド樹脂組成物であ
り、高純度の水を必要とする電気・電子部品の超純水輸
送配管材などに適する。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−247436(JP,A) 特開 昭58−154757(JP,A) 特開 昭62−153343(JP,A) 特開 平1−306467(JP,A) 特開 平3−68655(JP,A) 特開 平4−93357(JP,A) 特開 平6−299071(JP,A) 特開 昭59−189166(JP,A) 特開 昭64−26670(JP,A) 特開 平2−200415(JP,A) 特開 平3−236931(JP,A) 特開 平4−354582(JP,A) 特開 昭62−153344(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 81/02 C08J 3/00 - 3/28 C08J 7/00 - 7/02 C08J 7/12 - 7/18

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂97
    〜70重量%、(B)エチレンおよびメタクリル酸グリ
    シジルまたはアクリル酸グリシジルを主たる構成成分と
    する共重合ポリオレフィン3〜30重量%および(C)
    エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/ブテン共重
    合体、エチレン/メタクリル酸誘導体共重合体、エチレ
    ン/アクリル酸誘導体共重合体の中から選ばれる少なく
    とも一種のポリオレフィンエラストマー0〜27重量%
    からなる樹脂組成物で、かつ、全有機物炭素量が40μ
    g/lの超純水を用いて樹脂組成物を浴比1:1(重量
    比)、80℃/7日間の条件下で溶出試験をした後の溶
    出全有機物炭素量が4mg/ l以下であるポリフェニレン
    スルフィド樹脂組成物。
  2. 【請求項2】(A)ポリフェニレンスルフィド樹脂97
    〜70重量%、(B)エチレンおよびメタクリル酸グリ
    シジルまたはアクリル酸グリシジルを主たる構成成分と
    する共重合ポリオレフィン3〜30重量%および(C)
    エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/ブテン共重
    合体、エチレン/メタクリル酸誘導体共重合体、エチレ
    ン/アクリル酸誘導体共重合体の中から選ばれる少なく
    とも一種のポリオレフィンエラストマー0〜27重量%
    からなる混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を真
    空または不活性雰囲気下120〜270℃の温度範囲で
    加熱処理することを特徴とするポリフェニレンスルフィ
    ド樹脂組成物の製造法。
  3. 【請求項3】加熱処理を1〜30時間行なうことを特徴
    とする請求項2記載のポリフェニレンスルフィド樹脂組
    成物の製造法。
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