JP4474466B2 - 耐圧容器用ライナの製造方法及び液晶樹脂製ライナ - Google Patents
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Description
本発明においては、以下の(I)〜(V)の繰り返し重合単位から構成される全芳香族ポリエステルアミド液晶樹脂(A)99〜70重量%とエポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)1〜30重量%とを配合(両者の合計は100重量%である。)し、両者を溶融混練してなる樹脂組成物であり、融点より20℃高い温度(温度T1という)でのせん断速度1000/秒における該樹脂組成物の溶融粘度が60〜4000Pa・s、引取り速度14.8m/分における溶融張力が20mN以上である樹脂組成物を採用している。
(I)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸残基:1〜15モル%
(II)4−ヒドロキシ安息香酸残基:40〜70モル%
(III)芳香族ジオール残基:5〜28.5モル%
(IV)4−アミノフェノール残基:1〜20モル%
(V)芳香族ジカルボン酸残基:6〜29.5モル%
上記(I)〜(V)の繰り返し重合単位を、具体的に生成するには、原料化合物として通常のエステル若しくはアミド形成能を有する種々のものが使用される。本発明に係る液晶ポリエステルアミドを形成するために必要な原料化合物は、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸、4−ヒドロキシ安息香酸、芳香族ジオール、4−アミノフェノール、芳香族ジカルボン酸をそのままの形で用いてもよいし、重縮合反応での必要性に応じて、各々の官能基を各種誘導体で修飾したもの、例えばそれらのエステルやアミドなど、具体的には4−(N−アセチルアミノ)フェノール等のアセチル化物を用いてもよい。
液晶樹脂の融点が270℃未満では、樹脂組成物の機械的特性が低く、単層での強度が要求させる分野での使用に限界があり、融点が370℃超の場合は、エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)と溶融混練する際に高温度での分解などの副反応を抑えることができないため、十分な品質の液晶樹脂組成物を得ることができない場合がある。
また、温度T1でのせん断速度1000/秒における溶融粘度が上記範囲外では、エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)の分散が悪くなり、ブロー等の成形時の耐ドローダウン性や均肉性の改善が不十分になり、結果として成形品の機械的特性や低気体透過性にも悪影響を与える場合がある。
前記α−オレフィン類としては、エチレン、エチレンと炭素数3以上のα−オレフィンからなる共重合体、およびエチレン、炭素数3以上のα−オレフィンおよび非共役ジエンからなる三元共重合体等が挙げられるが、エチレンが好ましく用いられる。
炭素数3以上のα−オレフィンとしては、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、3−メチルペンテン−1、オクタセン−1等が挙げられ、中でもプロピレン及びブテン−1が好ましく用いられる。また、非共役ジエンとしては5−メチリデン−2−ノルボーネン、5−エチリデン−2−ノルボーネン、5−ビニル−2−ノルボーネン、5−プロペニル−2−ノルボーネン、5−イソプロペニル−2−ノルボーネン、5−クロチル−2−ノルボーネン、5−(2−メチル−2−ブテニル)−2−ノルボーネン、5−(2−エチル−2−ブテニル)−2−ノルボーネン、5−メタクリルノルボーネン、5−メチル−5−ビニルノルボーネンなどのノルボーネン化合物、ジクロルペンタジエン、メチルテトラヒドロインデン、4,7,8,9−テトラヒドロインデン、1,5−シクロオクタジエン、1,4−ヘキサジエン、イソプレン、6−メチル−1,5−ヘプタジエン、11−エチル−1,1,1−トリデカジエンなどであり、好ましくは5−メチリデン−2−ノルボーネン、5−エチリデン−2−ノルボーネン、ジクロルペンタジエン、1,4−ヘキサジエンなどが使用できる。
本発明に係る樹脂組成物は、前記全芳香族ポリエステルアミド液晶樹脂(A)99〜70重量%、好ましくは95〜80重量%と、エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)1〜30重量%、好ましくは5〜20重量%とからなる。
(B)成分の配合量が上記範囲未満では、樹脂組成物の溶融粘度及び溶融張力の増加が不十分であり、上記範囲より多い場合は成形品の均肉性が低下する。
本発明の樹脂組成物は、前記全芳香族ポリエステルアミド液晶樹脂(A)とエポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)を溶融混練してなるものであり、前記温度T1でのせん断速度1000/秒における該樹脂組成物の溶融粘度が60〜4000Pa・s、好ましくは80〜1000Pa・sであり、引取り速度14.8mm/分における溶融張力が20mN以上、好ましくは50〜200mNである。
溶融粘度と溶融張力が上記範囲未満では、耐ドローダウン性が不足し、上記範囲超では、延伸性や均肉性が低下し、ブロー成形に不適当である。
また、引取り速度14.8mm/分における溶融張力に対する、2倍の引取り速度である29.6mm/分における溶融張力増加率が、1.05倍以上、好ましくは1.1〜2.0倍である。
溶融張力増加率が上記範囲外では、ブロー成形しにくくなる。
パリソンを押し出すためのダイの構造はいかなる構造であっても成形は可能であるが、スパイダーマークやウエルドラインの出にくい構造にした方が均肉性の高い成形品が得やすいため好ましい。通常ダイヘッドは水平の押出機から出た樹脂の流れを垂直に変化させるため、クロスヘッドダイの構造になっていることが多い。クロスヘッドダイにはセンター流入型と、サイド流入型がある。センター流入型ではマンドレル保持のためのスパイダーがついているため、スパイダーマークを消すことが困難である。一方、サイド流入型ではスパイダーは無いものの樹脂が合流する箇所にウエルドラインが発生する。サイド流入型のダイのマンドレルにスパイラル状の流路を入れることでウエルドラインを目立たなくさせられるため、この構造が望ましい。アキュムレータを使用する場合については、サイドアキュムレータであれば上記ダイをそのまま採用することになるため、マンドレルをスパイラル状にすることが本発明の耐圧容器用ライナの成形には適している。また図1のようなダイ内アキュムレータ(リングピストン式アキュムレータ)を用いることで、ウエルドラインを目立たなくすることも可能である。
続いて、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明する。本実施例においては、3種類の全芳香族液晶樹脂を製造し、これら3種類の液晶樹脂とエポキシ変性ポリオレフィン系樹脂を配合して種々の樹脂組成物ペレットを調製した後に種々の温度で加熱溶融してブロー成形を行い、得られたブロー成形品について特性を評価することとしている。
(1)液晶樹脂の融点:JIS K7121に基づき、得られた液晶樹脂製のペレットを、示差熱分析法(DSC)により昇温温度20℃/分で測定した。
(2)溶融粘度:キャピラリー式レオメータ(東洋精機社製キャピログラフ1B:バレル径 10mm)により、せん断速度1000/秒での見かけの溶融粘度をISO11443に準拠して測定した。測定には内径1.0mm、長さ20mmのオリフィスを用いた。
(3)溶融張力:上記キャピラリー式レオメータにより、内径1mm、長さ20mmのオリフィスを用いて、温度T1(樹脂の融点+20℃)、10mm/分のピストン押出速度の条件でオリフィスから排出した溶融ポリマーを14.8m/分および29.6m/分の引取り速度で繊維状に引き取った際の繊維にかかる張力(mN)を測定した。
(4)成形品の外観性状(成形品の破れ):ブロー成形機(プラコー社製S−45ND)により、表3,4に示す成形温度で直径120mm、長さ280mmの円筒状のブロー成形品を作成し、目視により、ブロー後に成形品の破れの有無について評価した。
(5)引張破断伸び:ブロー成形品の胴体部から、ASTM D638、タイプ5に準じてダンベル片形状に試験片を切り出し、パリソン長手軸方向(以下「垂直方向」という)と、このパリソン長手軸方向に直角な方向(以下「水平方向」という)について、オリエンテック社製テンシロンRTC−1325Aを用いて、引張破断伸びを測定した。
(6)ピンチオフ部引張破断伸び:ブロー成形品のピンチオフ部から、食い切り線部分の引張破断伸びが測定できるように、ASTM D638、タイプ5に準じて試験片を食い切り線に対して直角にダンベル片形状に切り出し、オリエンテック社製テンシロンRTC−1325Aを用いて、ピンチオフ部引張破断伸びを測定した。
(7)ピンチオフ部の厚さ:ピンチオフ部引張破断伸びの測定に用いた試験片の食い切り線部分の厚さを測定した。
(8)成形品均肉性:成形品の胴体の上下中央部を帯状に切り出し、肉厚の最小値と最大値を測定し、その比を均肉性の評価値とした。
P−ヒドロキシ安息香酸173重量部、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸38重量部、4,4’−ジヒドロキシビフェニル52重量部、テレフタル酸65重量部、4−アセトアミノフェノール17重量部、酢酸カリウム0.04重量部、無水酢酸221重量部を、各々攪拌機及び留出管を備えた反応機に仕込み、充分に窒素置換した後、常圧下で150℃まで温度を上げ、攪拌を開始した。150℃で30分攪拌し、さらに徐々に温度を上昇させ、副生する酢酸を留去した。温度が340℃に達したところで、徐々に反応器中を減圧させ5torrの圧力で1時間攪拌を続け、目標の攪拌トルクに達した時点で、反応器下部の排出孔を開け、窒素圧を使って樹脂をストランド状に取り出した。排出されたストランドをペレタイザによる粒子状にした。この全芳香族ポリエステルアミド液晶樹脂(LCP−A)の融点は300℃、320℃の溶融粘度は36.8Pa・sであった。
P−ヒドロキシ安息香酸345重量部、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸175重量部、酢酸カリウム0.02重量部、無水酢酸350重量部を、各々攪拌機及び留出管を備えた反応機に仕込み、充分に窒素置換した後、常圧下で150℃まで温度を上げ、攪拌を開始した。150℃で30分攪拌し、さらに徐々に温度を上昇させ、副生する酢酸を留去した。温度が300℃に達したところで、徐々に反応器中を減圧させ5torrの圧力で1時間攪拌を続け、目標の攪拌トルクに達した時点で、反応器下部の排出孔を開け、窒素圧を使って樹脂をストランド状に取り出した。排出されたストランドをペレタイザによる粒子状にした。この全芳香族ポリエステル液晶樹脂(LCP−X)の融点は280℃、300℃の溶融粘度は50.1Pa・sであった。
P−ヒドロキシ安息香酸252重量部、6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸87重量部、テレフタル酸3重量部、酢酸カリウム0.02重量部、無水酢酸350重量部を、各々攪拌機及び留出管を備えた反応機に仕込み、充分に窒素置換した後、常圧下で150℃まで温度を上げ、攪拌を開始した。150℃で30分攪拌し、さらに徐々に温度を上昇させ、副生する酢酸を留去した。温度が350℃に達したところで、徐々に反応器中を減圧させ5torrの圧力で1時間攪拌を続け、目標の攪拌トルクに達した時点で、反応器下部の排出孔を開け、窒素圧を使って樹脂をストランド状に取り出した。排出されたストランドをペレタイザによる粒子状にした。この全芳香族ポリエステル液晶樹脂(LCP−Y)の融点は325℃、345℃の溶融粘度は40.3Pa・sであった。
実施例1〜7で得られたペレットは、溶融張力増加率が1.05倍以上でブロー成形しやすい適度な値となった。
実施例1〜7で得られたブロー成形品は、表3に示すように、胴体部の垂直方向及び水平方向における引張破断伸びがいずれも「2%以上」の基準より大きく上回った。実施例2,3,4にあっては、垂直方向及び水平方向の引張破断伸びがともに10%を超えている。
また、実施例1〜7で得られたブロー成形品は、ピンチオフ部の引張破断伸びが「1%以上」の基準を大きく上回り、耐圧容器用ライナとしての要求特性を上回るものとなった。実施例2,3にあってはピンチオフ部の引張破断伸びが10%を超えた。
また、実施例1〜6で得られたブロー成形品のピンチオフ部の厚さは、全て「2mm以上」であり、3mmを超えた。
また、実施例1〜7で得られたブロー成形品は、肉厚も均肉性も良好であった。但し、スパイダー式ヘッドを使用した実施例5にあっては、肉厚の最大値1.4mm、最小値が0.3mmとなり、均肉性が低下した。
比較例1で得られたペレットは、所要の組成を有していない((III)芳香族ジオール残基、(IV)4−アミノフェノール残基、(V)芳香族ジカルボン酸残基が含まれていない)ものであり、溶融張力増加率が1.05倍未満でブロー成形しにくいとともに、ピンチオフ部の厚さ及びピンチオフ部の引張破断伸びが著しく低下し、耐圧容器用ライナとしての要求特性を満たさないものとなった。
比較例2で得られたペレットは、所要の組成を有していない((III)芳香族ジオール残基、(IV)4−アミノフェノール残基が含まれていない)ものであり、溶融張力増加率が1.05倍未満でブロー成形しにくいとともに、ブロー成形品に割れが発生した。
32 2段ピンチ部
32c 空隙
C キャビティ
P パリソン
Po ピンチオフ部
Claims (7)
- ブロー成形法により耐圧容器用ライナを製造する方法であって、
(I)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸残基:1〜15モル%、
(II)4−ヒドロキシ安息香酸残基:40〜70モル%、
(III)芳香族ジオール残基:5〜28.5モル%、
(IV)4−アミノフェノール残基:1〜20モル%、
(V)芳香族ジカルボン酸残基:6〜29.5モル%、
の繰り返し重合単位から構成される特定の全芳香族ポリエステルアミド液晶樹脂(A)99〜70重量%と、
エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)1〜30重量%
とを配合(両者の合計は100重量%である。)し、両者を溶融混練してなる樹脂組成物であり、融点より20℃高い温度でのせん断速度1000/秒における該樹脂組成物の溶融粘度が60〜4000Pa・s、引取り速度14.8m/分における溶融張力が20mN以上である樹脂組成物を、前記融点〜前記融点+40℃の温度範囲で加熱して溶融させる樹脂組成物溶融工程と、
前記樹脂組成物溶融工程で溶融させた特定の樹脂組成物を用いて、円筒状のパリソンを0.3kg/分以上5kg/分未満の押出速度で押し出して形成するパリソン形成工程と、
円筒状のキャビティを形成する一対の金型の間に前記パリソン形成工程で形成された前記パリソンを配置して前記金型を閉じ合わせる型閉じ工程と、
前記型閉じ工程で型閉じされた前記パリソンの内部に気体を吹き込んでライナの成形を行う成形工程と、
を備えることを特徴とする耐圧容器用ライナの製造方法。 - ブロー成形法により耐圧容器用ライナを製造する方法であって、
(I)6−ヒドロキシ−2−ナフトエ酸残基:1〜15モル%、
(II)4−ヒドロキシ安息香酸残基:40〜70モル%、
(III)芳香族ジオール残基:5〜28.5モル%、
(IV)4−アミノフェノール残基:1〜20モル%、
(V)芳香族ジカルボン酸残基:6〜29.5モル%、
の繰り返し重合単位から構成される特定の全芳香族ポリエステルアミド液晶樹脂(A)99〜70重量%と、
エポキシ変性ポリオレフィン系樹脂(B)1〜30重量%
とを配合(両者の合計は100重量%である。)し、両者を溶融混練してなる樹脂組成物であり、融点より20℃高い温度でのせん断速度1000/秒における該樹脂組成物の溶融粘度が60〜4000Pa・s、引取り速度14.8m/分における溶融張力が20mN以上である樹脂組成物を、前記融点〜前記融点+40℃の温度範囲で加熱して溶融させる樹脂組成物溶融工程と、
前記樹脂組成物溶融工程で溶融させた特定の樹脂組成物を用いて、円筒状のパリソンを50/秒以上1000/秒未満のせん断速度で押し出して形成するパリソン形成工程と、
円筒状のキャビティを形成する一対の金型の間に前記パリソン形成工程で形成された前記パリソンを配置して前記金型を閉じ合わせる型閉じ工程と、
前記型閉じ工程で型閉じされた前記パリソンの内部に気体を吹き込んでライナの成形を行う成形工程と、
を備えることを特徴とする耐圧容器用ライナの製造方法。 - 引取り速度14.8m/分における溶融張力に対する、2倍の引取り速度(29.6m/分)における溶融張力の増加比率が、1.05倍以上である樹脂組成物を用いることを特徴とする請求の範囲第1項又は第2項に記載の耐圧容器用ライナの製造方法。
- 前記型閉じ工程を実施する際に、型閉じ圧力をピンチオフ部の厚さで除した値を3.5MPa/cm以上とすることを特徴とする請求の範囲第1項から第3項の何れか一項に記載の耐圧容器用ライナの製造方法。
- 前記金型に2段ピンチ部を設け、前記型閉じ工程で前記金型を閉じ合わせた際に前記2段ピンチ部の間に空隙を形成することを特徴とする請求の範囲第1項から第4項の何れか一項に記載の耐圧容器用ライナの製造方法。
- 請求の範囲第1項から第5項の何れか一項に記載の耐圧容器用ライナの製造方法で製造され、胴体部の全ての方向における引張破断伸びが2%以上であるとともに、ピンチオフ部の引張破断伸びが1%以上であることを特徴とする液晶樹脂製ライナ。
- ピンチオフ部の厚さが2mm以上であることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の液晶樹脂製ライナ。
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