JP3434681B2 - 精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形時のバリの発
生が無いか極端に少なく、寸法精度に優れ、特に射出成
形などの成形加工性及び剛性が改良されたポリフェニレ
ンサルファイド樹脂組成物よりなる精密成形用材料に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光学系部品、電子・電気部
品、自動車部品等に代表される精密部品の用途において
はアルミダイキャスト、亜鉛ダイキャスト等の金属が使
われてきた。しかしながら所定の形状に高い寸法精度で
加工するための費用が製品のコストアップにつながり、
近年においてはエンプラを中心とする熱可塑性樹脂への
代替が進んでいる。つまり複雑な形状でも射出成形によ
り大量に連続生産できるため部品生産コストが削減され
るうえに、複数部品の一体化により部品点数も少なくで
きるためである。熱可塑性樹脂のなかでもポリフェニレ
ンサルファイド樹脂（以下ＰＰＳと略す）は、耐熱性、
寸法安定性、耐薬品性、難燃性、成形性に優れ、剛性、
寸法安定性の要求が厳しい当用途においては、繊維状、
板状、粒状等の無機充填材を高濃度で充填したＰＰＳが
用いられている。

【０００３】しかし、ＰＰＳの持つ短所として成形時に
バリが発生しやすいという点が挙げられる。これはＰＰ
Ｓの溶融粘度のせん断速度依存性が小さく、キャビティ
の末端や金型の微小クリアランス部などのように樹脂の
せん断速度が小さくなる箇所においても溶融粘度が比較
的低いことが原因として挙げられる。ＰＰＳを用いた成
形品については、微粒のナイロンビーズを高速で噴射す
る等のブラスト処理でバリを除去しているのが現状あ
り、これにかかる工数は無視できない状況にある。また
最近の傾向として、更なる部品コスト低減の目的で他の
金属箔等との一体成形方式への切換が積極的に進められ
ており、金属箔へのダメージを考慮するとこれまでのブ
ラスト処理が必然的に出来ない状況にあるため、当用途
に用いられるＰＰＳのノンバリ化が強く求められてい
る。

【０００４】ＰＰＳのバリの低減についてはこれまで色
々な方法が検討されている。例えば、ＰＰＳの流動特性
を改質する目的でＰＰＳにポリアミドや液晶ポリマー、
その他特定のポリエステル化合物やシラン化合物を添加
する方法があるが、決定的なバリ低減には至っておら
ず、その際材料の剛性低下も著しく、特にポリアミド系
を添加する場合は材料の吸水性が増しＰＰＳの寸法安定
性が損なわれる等の致命的な問題を抱えている。一方、
ＰＰＳにポリフェニレンエーテル（以下ＰＰＥと略す）
を添加する組成物（例えば 特開平 ７−５３８６５）が
提案されている。ＰＰＥを添加することによりバリを低
減させることは可能であるが極端にバリの発生を抑え
る、あるいはバリが発生しないようにするためにはＰＰ
Ｅの配合量を多くする必要があり、材料の成形加工性、
剛性が著しく低下してしまうという問題点を抱えてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】寸法精度が良好で特に
成形加工性及び剛性に優れ、且つ成形時にバリが発生し
ないか極めて少ないＰＰＳ樹脂組成物を提供する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は（ａ）３００
℃、せん断速度５００sec^-1にて３００〜３０００ポイ
ズの溶融粘度を有するポリフェニレンサルファイド樹脂
６０〜９５重量％に対し、３００℃、せん断速度５００
sec^-1にて５０００〜５００００ポイズの溶融粘度を有
するポリフェニレンエーテル樹脂を５〜４０重量％配合
してなる樹脂組成物、（ｂ）アタパルジャイト及びタル
クよりなる無機充填材、（ｃ）球状シリカ、（ｄ）繊維
状充填材、その他の無機充填材又はその混合物よりなる
精密成形用ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物であ
り、（ａ）成分１００重量部に対し、（ｂ）成分を５０
〜２００重量部、（ｃ）成分を１０〜６０重量部、
（ｄ）成分を１０〜３００重量部（但し（ｂ）と（ｃ）
と（ｄ）の合計が４００重量部以下）配合してなり、
（ｂ）の無機充填材がアタパルジャイト８０〜２０重量
％に対し、タルクを２０〜８０重量％配合してなり、該
アタパルジャイトの平均粒子径が０．０２μｍ以上０．
２μｍ以下、該タルクの平均粒子径が０．３μｍ以上３
μｍ以下、該球状シリカの平均粒子径が０．０６μｍ以
上０．６μｍ以下である精密成形用ポリフェニレンサル
ファイド樹脂組成物である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
本発明に使用される（ａ）成分であるＰＰＳ樹脂は

【化１】 で示される構成単位を７０モル％以上含むものが好まし
く、その量が７０モル％未満では優れた特性をもつ組成
物は得難い。ＰＰＳ樹脂の重合方法としては、Ｎ−メチ
ルピロリドン、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶媒
やスルホラン等のスルホン系溶媒中で硫化ナトリウムと
ｐ−ジクロロベンゼンを反応させる方法が適当である。
この際、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン
酸のアルカリ金属塩を添加したり、水酸化アルカリ、ア
ルカリ金属炭酸塩、アルカリ土類金属酸化物を添加す
る。共重合成分として３０モル％未満であれば、メタ結
合、オルト結合、エーテル結合、スルホン結合、ビフェ
ニル結合、置換フェニレンスルフィド結合（ここで置換
基としては、アルキル基、ニトロ基、フェニル基、アル
コキシ基、カルボン酸基、カルボン酸の金属塩基）、３
官能結合などを含有していてもポリマーの結晶性に大き
く影響しない範囲でかまわないが、好ましくは共重合成
分は１０モル％以下がよい。

【０００８】ＰＰＳ樹脂は通常、酸素の存在下２００〜
２５０℃の温度で熱架橋し溶融粘度を調整した後使用さ
れる。本発明において使用するＰＰＳの望ましい溶融粘
度は３００℃、せん断速度５００sec^-1にて３００〜３
０００ポイズ、更に好ましくは６００〜２５００ポイズ
の範囲である。溶融粘度が３００ポイズ未満の場合はバ
リが発生しやすくなり、３０００ポイズを超えると成形
加工性が低下する。充填材を高濃度で配合する場合は押
出加工性、成形性を考慮し上記範囲内で比較的低粘度の
ものを使用することが望ましい。

【０００９】同じく（ａ）成分で使用されるＰＰＥ樹脂
は

【化２】 （式中のＲ1 及びＲ2 の少なくとも一方は直鎖状または
第一級もしくは第二級分枝鎖状の炭素数１〜４のアルキ
ル基、アリール基、ハロゲン原子残りは水素原子であっ
て、これらは同一であってもよいし、たがいに異なって
いてもよい）で示される繰り返し単位からなる単独重合
体、前記一般式（１）で示される繰り返し単位と一般式

【化３】 （式中のＲ３，Ｒ4,Ｒ5,Ｒ6は、それぞれ直鎖状または
第一級もしくは第二級分枝鎖状の炭素数１〜４のアルキ
ル基、アリール基、ハロゲン原子、水素原子などであっ
て、これらは同一であってもよいし、たがいに異なって
いてもよいが、Ｒ3及びＲ4は同時に水素原子になること
はない）で示される繰り返し単位とからなる共重合体、
これらの単独重合体や共重合体にスチレンをグラフト重
合させたグラフト共重合体などである。

【００１０】ＰＰＥの単独重合体の代表例としては、ポ
リ（２，６−ジメチル−１，４−フェニレン）エーテ
ル、ポリ（２−メチル−６−エチル−１，４−フェニレ
ン）エーテル、ポリ（２，６−ジエチル−１，４−フェ
ニレン）エーテル、ポリ（２−エチル−６−ｎ−プロピ
ル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２，６−ジ
−ｎ−プロピル−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ
（２−メチル−６−ｎ−ブチル−１，４−フェニレン）
エーテル、ポリ（２−エチル−６−イソプロピル−１，
４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチル−６−ク
ロロ−１，４−フェニレン）エーテル、ポリ（２−メチ
ル−６−ヒドロキシエチル−１，４−フェニレン）エー
テル、ポリ（２−メチル−６−クロロエチル−１，４−
フェニレン）エーテルなどのホモポリマーが挙げられ
る。ＰＰＥ共重合体は、ｏ−クレゾール又は一般式

【化４】 （式中のＲ3,Ｒ4,Ｒ5,Ｒ6,は前記と同じ意味をもつ）で
表される２，３，６−トリメチルフェノールなどのアル
キル置換フェノールと共重合して得られるポリフェニレ
ンエーテル構造を主体とするポリフェニレンエーテル共
重合体を包含する。本発明において使用するＰＰＥの望
ましい溶融粘度は３００℃、せん断速度５００sec^-1に
て５０００〜５００００ポイズ、更に好ましくは１００
００〜３００００ポイズの範囲である。５０００ポイズ
未満の場合はバリ低減の効果が小さく、５００００ポイ
ズを超えると成形加工性が低下する。ＰＰＳとＰＰＥの
配合比率はＰＰＳ６０〜９５重量％に対してＰＰＥ５〜
４０重量％、更に好ましくはＰＰＳ７０〜９０重量％に
対してＰＰＥ１０〜３０重量％である。ＰＰＥが５重量
％未満の場合はバリ低減の効果が小さく、４０重量％を
超えると成形加工性が低下する。

【００１１】本発明の（ｂ）成分で使用されるアタパル
ジャイトは極微細な針状充填材で、一般に組成式Ｓｉ₈
Ｏ₂０Ｍｇ₅（ＯＨ₂）（ＯＨ₂）４Ｈ₂Ｏで表される平均
粒子径が０．０２μｍ以上０．２μｍ以下、更に好まし
くは０．０５μｍ以上０．１μｍ以下のものである。ア
タパルジャイトの平均粒子径が０．０２μｍ未満だと成
形性が悪く、０．２μｍを越えるとバリ低減の効果が少
なくなる。タルクは板状充填材で一般に組成式３ＭｇＯ
・４ＳｉＯ₂・Ｈ₂Ｏ で表される平均粒子径０．３μｍ
以上３μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以上２．７
μｍ以下のものである。タルクの平均粒子径が０．３μ
ｍ未満だと材料の剛性を向上させる効果が少なく、３μ
ｍを越えるとバリ低減の効果が少なくなる。

【００１２】アタパルジャイトとタルクの配合比率はア
タパルジャイト８０〜２０重量％に対してタルク２０〜
８０重量％、更に好ましくはアタパルジャイト７０〜３
０重量％に対してタルク３０〜７０重量％である。タル
クが２０重量％未満の場合は剛性向上の効果が少なく、
８０重量％を超えるとバリ低減の効果が小さい。（ｂ）
成分の配合量は（ａ）成分１００重量部に対し５０〜２
００重量部、更に好ましくは６０〜１８０重量部であ
る。５０重量部未満の場合はバリ低減の効果が少なく、
２００重量部を超えると成形性及び強度が低下する。

【００１３】本発明の（ｃ）成分で使用される球状シリ
カは、成形時の成形性を向上させるために添加される。
球状シリカは金属ケイ素粉末を酸素気流中で着火させ連
続的に自己燃焼炎を形成させ、４０００℃の高温で気相
反応により得られる高純度の球状合成シリカ（Ｓｉ
Ｏ₂）で、平均粒子径が０．０６μｍ以上０．６μｍ以
下、更に好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下のも
のである。シリカの平均粒子径が０．０６μｍ未満だと
成形性を向上させる効果が少なく、０．６μｍを越える
とバリが発生しやすくなる。（ｃ）成分の配合量は
（ａ）成分１００重量部に対し１０〜６０重量部、更に
好ましくは２０〜５０重量部である。１０重量部未満の
場合は成形加工性向上の効果が少なく、６０重量部を超
えると強度が低下する。

【００１４】本発明の（ｄ）成分である繊維状充填材／
その他の無機充填材は、材料の機械強度、耐熱性、寸法
安定性、電気特性等の諸物性を向上させるために（ｂ）
成分及び（ｃ）成分と併用することが望ましい。繊維状
の充填材としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維、
アスベスト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ繊維、
アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化ホウ素繊維、窒化
ケイ素繊維、ホウ素繊維、チタン酸カリウム繊維、更に
ステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属
の繊維状物などの無機質繊維状物質があげられる。

【００１５】またその他の無機充填材としては、例えば
カーボンブラック、ガラスビーズ、ガラス粉、ガラスフ
レーク、ケイ酸カルシウム、ケイ酸アルミニウム、クレ
ー、マイカ、ケイ藻土、ワラストナイト等のケイ酸塩、
酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ等の金属酸化
物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の金属の炭酸
塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウム等の金属の硫酸塩、
その他、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、各種金
属粉末等が挙げられる。これらの充填材は二種以上併用
することができる。また使用するにあたっては表面処理
剤により粒子表面を改質することが望ましい。表面処理
剤の例としてはエポキシ系化合物、イソシアネート系化
合物、シラン系化合物、チタネート系化合物等の官能性
化合物があげられる。これらの化合物で充填材をあらか
じめ表面処理して用いるか、または材料混合時に同時に
添加してもさしつかえない。

【００１６】これらの充填材の配合量は（ａ）成分１０
０重量部に対して１０〜３００重量部、更に好ましくは
５０〜２５０重量部である。１０重量部未満の場合は諸
特性向上の効果が小さく、３００重量部を超えると成形
加工性が著しく低下する。特に繊維状充填材の場合はこ
の傾向が強く、更には成形物の収縮に際して異方性が発
現しやすくなるため、先記配合量の範囲内にとどめてお
くことが望ましい。更にこれらの充填材と（ｂ）及び
（ｃ）成分との合計量は、（ａ）成分１００重量部に対
して４００重量部以下であり、４００重量部を越えると
成形加工性が著しく低下する。更に本発明の組成物に
は、一般に熱可塑性樹脂、および熱硬化性樹脂に添加さ
れる公知の物質、すなわち、酸化防止剤や紫外線吸収剤
等の安定剤、帯電防止剤、難燃剤、染料や顔料等の着色
剤、潤滑剤等も必要に応じて適宜添加することができ
る。

【００１７】本発明における組成物の製造方法としては
限定するものではないが、例えば各成分を計量後、ブレ
ンダー、ミキサー等で混合し、押出機にて溶融混練して
ペレット化を行ってもよいし、ガラス繊維をサイドフィ
ーダーにより定量供給して混練、ペレット化してもよ
い。このようにして得られたペレット状の成形材料は、
通常広く用いられている熱可塑性樹脂の成形機、射出成
形機、射出圧縮成形機等によって所望の形状に成形され
使用される。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をさらに詳し
く説明するが本発明はこれらに限定されるものではな
い。実施例１〜１０および比較例１〜１３に使用した各
成分については下記に示す通りである。 ＰＰＳ樹脂 ： トープレン株式会社製 商品名 K-4 ＰＰＥ樹脂 ： 溶融粘度 18000 ホ゜イス゛（at 300℃、500sec^-1） アタハ゜ルシ゛ャイト ： ENGELHARD（米）社製 商品名 ATTAGEL#50 タルク ： 林化成株式会社製 商品名 UＰＮ HS-T0.5 シリカ ： 株式会社アドマテックス製 商品名 アト゛マファイン SO-25R ガラス繊維 ： 日本板硝子株式会社製 商品名 RES03-TP29 炭酸カルシウム： 白石カルシウム株式会社製 商品名 ホワイトンP-30

【００１９】上記成分を表１〜４に示した組成で配合
し、二軸混練機にて溶融混練しペレット化を行った。ま
た得られた成形材料を１４０℃で５時間除湿乾燥した
後、射出成形機（東芝機械製ＩＳ８０EPN ）を用いてシ
リンダー温度３００℃、射出圧力１２００kg／cm²、射
出速度中速、金型温度１４０℃の条件で成形を行い、各
種試験片を作製した。各々の試験片を用い、曲げ強度、
曲げ弾性率、成形収縮率をＡＳＴＭ試験法に準じて測定
した。また、バリ特性については、それぞれ充填最小射
出速度で成形した時にキャビティ周囲に設けたクリアラ
ンス部（幅５ｍｍ、深さ２０μｍ）に発生するバリの長
さを実測することで評価した。更に、材料の溶融粘度を
キャピログラフ（東洋精機製）により測定した（３１０
℃、剪断速度20〜6000sec^-1）。これらの結果を表１〜
４に示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】

【表４】

【００２４】

【発明の効果】本発明によると、寸法精度が良好で特に
成形加工性及び剛性に優れ、且つ成形時にバリが発生し
いか極めて少ないＰＰＳ樹脂組成物を提供することがで
きる。この様な樹脂組成物は光ピックアップの光学部品
などに代表される精密部品用途に利用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 71:12）

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）３００℃、せん断速度５００sec^-1
   にて３００〜３０００ポイズの溶融粘度を有するポリフ
   ェニレンサルファイド樹脂６０〜９５重量％に対し、３
   ００℃、せん断速度５００sec^-1にて５０００〜５００
   ００ポイズの溶融粘度を有するポリフェニレンエーテル
   樹脂を５〜４０重量％配合してなる樹脂組成物 （ｂ）アタパルジャイト、タルクよりなる無機充填材 （ｃ）球状シリカ （ｄ）繊維状充填材、その他の無機充填材又はその混合
   物 よりなることを特徴とする精密成形用ポリフェニレンサ
   ルファイド樹脂組成物。
2. 【請求項２】（ａ）成分１００重量部に対し、（ｂ）成
   分を５０〜２００重量部、（ｃ）成分を１０〜６０重量
   部、（ｄ）成分を１０〜３００重量部（但し（ｂ）と
   （ｃ）と（ｄ）の合計が４００重量部以下）配合してな
   る請求項１記載の精密成形用ポリフェニレンサルファイ
   ド樹脂組成物。
3. 【請求項３】（ｂ）の無機充填材がアタパルジャイト８
   ０〜２０重量％に対し、タルクを２０〜８０重量％配合
   してなる請求項１又は２記載の精密成形用ポリフェニレ
   ンサルファイド樹脂組成物 。
4. 【請求項４】該アタパルジャイトの平均粒子径が０．０
   ２μｍ以上０．２μｍ以下、該タルクの平均粒子径が
   ０．３μｍ以上３μｍ以下、該球状シリカの平均粒子径
   が０．０６μｍ以上０．６μｍ以下であることを特徴と
   する請求項１記載の精密成形用ポリフェニレンサルファ
   イド樹脂組成物