JP5332496B2 - 帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法およびその成形体 - Google Patents
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ポリカーボネート樹脂(A)
本発明に関わるポリカーボネート樹脂としては、芳香族ポリカーボネート、脂肪族ポリカーボネート、芳香族−脂肪族ポリカーボネートを用いることができるが、中でも芳香族ポリカーボネートが好ましい。芳香族ポリカーボネート樹脂としては、芳香族ヒドロキシ化合物またはこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲンと反応させる界面重合法(ホスゲン法)、又は炭酸ジエステルと反応させる溶融法(エステル交換法)により得られる樹脂であり、直鎖状又は分岐状の熱可塑性重合体又は共重合体である。また、溶融法で製造することにより、末端基のOH基量が調整された樹脂であってもよい。
本発明で用いるポリカーボネート樹脂としては、ビスフェノールAから誘導されるポリカーボネート樹脂、又はビスフェノールAと他の芳香族ジヒドロキシ化合物とから誘導される芳香族ポリカーボネート共重合体が好ましい。更に、本発明のポリカーボネート樹脂は、2種以上の樹脂を混合して用いてもよい。
本発明に関わる帯電防止剤(B)は特に限定されないが、好ましくは下記一般式(1)で表されるスルホン酸ホスホニウム塩(b)である。
本発明に関わる帯電防止性ポリカーボネート樹脂組成物には、上述したスルホン酸ホスホニウム塩(b)等の帯電防止剤(B)の他に、芳香族ポリカーボネートオリゴマー(C)を特定量配合することが好ましい。芳香族ポリカーボネートオリゴマー(C)の配合により、透明性、溶融混練時及び成形時における着色、流動性、耐熱性、機械的強度、帯電防止性等、総合的にバランスのとれた良好な性能を有する成形品を得ることができる。
本発明においては、上述した方法により製造した芳香族ポリカーボネートオリゴマー(C)を、樹脂組成物に特定量配合させる。
また芳香族ポリカーボネートオリゴマー(C)のスルホン酸ホスホニウム塩(b)(一般式(1))に対する配合比率(C)/(b)(重量比)は、流動性改良効果を発現させる為に、通常2/100〜2000/100であり、好ましくは5/100〜500/100であり、更に好ましくは10/100〜200/100である。
本発明に関わる帯電防止性樹脂組成物においては、更にカプロラクトン系重合体(D)を特定量配合することが好ましい。本発明におけるカプロラクトン系重合体(D)は、重合体中にε−カプロラクトン由来の構成単位を、少なくとも70重量%以上、好ましくは75重量%以上、更に好ましくは80重量%以上含有する重合体又は共重合体である。ε−カプロラクトンと共重合するモノマーとしては、β−プロピオラクトン、ピバロラクトン、ブチロラクトンなどのラクトンモノマー、エチレンオキシド、1,2−プロピオンオキシド、1,3−プロピレンオキシド、テトラヒドロフラン等のアルキレンオキシド、スチレン、メチルメタクリレート、ブタジエン等の不飽和モノマー及びテレフタル酸ジメチル、ジフェニルカーボネート等のカップリング剤等が挙げられる。
(C)/(D)(重量比)は、耐衝撃性・耐熱性のバランス維持の為、通常1/20〜10/1、好ましくは1/10〜8/1、更に好ましくは1/5〜5/1、特に好ましくは1/3〜4/1である。
本発明に関わる帯電防止性樹脂組成物は、さらに安定剤を特定量配合することが、熱安定性改良や、機械的強度、透明性及び色相の悪化を防止する効果を有するという点で好ましい。安定剤としては、リン系安定剤(E−1)およびフェノール系安定剤(E−2)から選ばれた少なくとも1種を用いることが好ましい。
リン系安定剤(E−1)
本発明に関わるリン系安定剤(E−1)を特定量配合することが、熱安定性を改良できるという点で好ましい。リン系安定剤(E−1)としては、亜リン酸、リン酸、亜リン酸エステル、リン酸エステル等が挙げられ、中でも3価のリンを含み変色抑制効果を発現しやすい点で、ホスファイト、ホスホナイト等の亜リン酸エステルが好ましい。
更に、リン系安定剤(E−1)のカプロラクトン系重合体(D)に対する配合比率(E−1)/(D)(重量比)は、成形時の熱劣化防止の為、通常1/500〜3/1であり、好ましくは1/100〜1/1であり、更に好ましくは1/15〜1/3である。
本発明に関わるフェノール性酸化防止剤(E−2)を特定量配合することが、ポリカーボネート樹脂組成物の機械的強度、透明性及び色相の悪化を防止する改良効果を有するという点で好ましい。本発明で使用できるフェノール系酸化防止剤(E−2)の中でも、下記一般式(2)で示される特定の構造を分子内に有するフェノール系酸化防止剤を使用するのが、流動性、透明性、帯電防止性を維持しつつ、色相の悪化を防止し、機械的強度を改良できるという点で好ましい。
また、本発明においては、R6及び/又はR7の置換基が水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基であることが、酸化防止効果を高めるという点で好ましい。
本発明に関わる帯電防止性樹脂組成物には、耐候性を改良する目的で更に耐候性改良剤(F)を特定量配合することが好ましい。耐候性改良剤(F)としては、一般に、紫外線吸収剤や光安定剤として知られている化合物を使用でき、その作用としては、可視光線や紫外線の光エネルギーを吸収し熱エネルギー等に変換することにより無害化する機構、光化学作用により発生する前駆体を無害化する機構などが提唱されている。
ベンゾエート系化合物としては、例えば、2,4−ジ−t−ブチルフェニル3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。
トリアジン系化合物としては、例えば、2−(4,6−ジフェニル−1,3,5−トリアジン−2−イル)−5−ヘキシロキシフェノール等が挙げられる。
配合方法としては、例えば、タンブラー、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー等を使用する方法、フィーダーにより定量的に押出機ホッパーに供給して混合する方法などが挙げられる。混練方法としては、一軸押出機、二軸押出機などを使用する方法が挙げられるが、帯電防止剤の分散性を高める為には、二軸押出機を使用する事がより好ましい。
(1)スルホン酸ホスホニウム塩(b)を加温し、粘度を下げた上でポリカーボネート樹脂、芳香族ポリカーボネートオリゴマー、カプロラクトン系重合体及びその他の安定剤と一緒にスーパーミキサーなどを使用して配合した後、押出機に供給する方法。
(2)スルホン酸ホスホニウム塩(b)を加温し、粘度を下げた状態で液体供給装置を使用して、押出機へ直接供給する方法。(b)以外の必要成分は事前に配合しておき、押出機内で帯電防止剤と混練する。
(3)スルホン酸ホスホニウム塩(b)を加温して、粘度を下げた上で、高濃度の(b)とポリカーボネート樹脂とのマスター剤を作製する。その後、該マスター剤に、残りのポリカーボネート樹脂、芳香族ポリカーボネートオリゴマー、カプロラクトン系重合体、その他必要な添加剤を加えて、タンブラー、ヘンシェルミキサーなどを用いて全配合となる様に混合し、押出機へ供給する方法。
Ra:1.0μm以下が好ましい。このように表面粗さを小さくすることにより、溶融樹脂との接触面積低減やせん断力を発生させないようにすることができる。
また、金型温度は50〜100℃が好ましく、60〜90℃がより好ましい。金型温度が60℃未満では成形品の外観が低下し、100℃を越えると金型に充填した溶融樹脂の固化時間が長くなり、成形サイクルが長くなるので、成形機中で樹脂が変色することがあるので好ましくない。
本発明の射出成形法における成形サイクルは10〜120秒であり、好ましくは20〜80秒、特に好ましくは30〜70秒である。成形サイクルが10秒未満では、離型不良が発生し易く、120秒を越えると、成形機中で樹脂が変色したり、生産効率が低下する。
(1)芳香族ポリカーボネート樹脂:三菱エンジニアリングプラスチックス社製/商品名ユーピロンS−2000(登録商標)/粘度平均分子量:23,000(表1〜3中、「PC−1」と略記する)。
(2)帯電防止剤:竹本油脂社製/商品名MEC−100/ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム塩(表1〜3中、「帯電防止剤A−1」と略記する)。
(3)芳香族ポリカーボネートオリゴマー:三菱エンジニアリングプラスチックス社製/商品名PCオリゴマーAL071/粘度平均分子量:5,000(表1〜3中、「オリゴマーB−1」と略記する)。
(6)フェノール系安定剤:アデカ社製/商品名アデカスタブAO−80/3,9−ビス[2−{3−(3−tert−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ}−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン(表1〜3中、「フェノール系安定剤E−1」と略記する)。
(8)ブルーイング剤
全ての実施例及び比較例の樹脂組成物において、ブルーイング剤として、(G−1)ランクセス社製/商品名マクロレックス ブルーRRを0.00005部と、(G−2)ランクセス社製/商品名マクロレックス バイオレット3Rを0.00005部を配合した。
ビスフェノールAとホスゲンから界面縮重合法により製造された芳香族ポリカーボネート樹脂(PC−1)100部に対して、帯電防止剤A−1、オリゴマーB−1、カプロラクトン重合体C−1、リン系安定剤D−1、フェノール系安定剤E−1、及び耐候性改良剤F−1を、ブルーイング剤(G−1およびG−2)と共に、表1に示す配合量で配合し、ブレンダーにて混合した後、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練し、ペレットを得た。配合方法は、帯電防止剤A−1が室温では粘稠液体である為、A−1を事前に加温して粘度を下げ、A−1の割合が10重量%となる様なポリカーボネート樹脂との予備混合物をスーパーミキサーで作製し、その後、表1の成分組成となる様に、タンブラーブレンダーを用いて全原料を混合した。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX30XCT(完全かみ合い、同方向回転、2条ネジスクリュー)を使用した。押出条件はシリンダー温度280℃、吐出量25kg/h、スクリュー回転数200rpmとした。
樹脂組成物のペレットを120℃で5時間、熱風循環式乾燥機にて乾燥した後、以下の条件で射出成形を行い、試験片を作成した。
成形機:ソディックプラステック製プリプラ式射出成形機 TR100−EH(形締力:1000kN)
スクリュー:工具鋼NPR1(不二越製)にアークイオンプレーティング法にて下地にCrNを2μm成膜し、ついでTiSiNを2μm、さらにCrNを2μm成膜し、ついで最終面(最表面)にTiSiNを2μm成膜したもの。表面粗さはRa:0.6μm。なお、TiSiNの酸化開始温度は1100℃である。
プランジャー:プランジャー表面にもスクリューと同様の成膜を設けたもの
ノズル内部:ノズル内部にAlZrN単層2μmの成膜を設けたもの
バレル:遠心鋳造Niアロイ
試験片:幅100mm、長さ100mm、厚み2.0mmの角板
ゲート厚み:0.5mm、ゲート幅:30mm
金型温度:80℃
樹脂温度:300℃
射出圧力:80MPa
成形サイクル:通常成形サイクル 1分間、滞留成形サイクル 5分間
(1)表面抵抗値:厚さ2.0mmの角板成形品について、ASTM−D257に準じて表面抵抗値を測定した。
(2)黄変度:通常成形サイクルで成形される初期成形品の黄変度(YI)に対して、滞留成形サイクルで成形される成形品の黄変度(YI)の変化をΔYIとして測定した。
結果を表1に示す。
窒素ガスの流量を絞り、酸素濃度を調整した以外は、実施例1と同様にして成形品を得た。結果を表1に示す。
射出成形機として次のものを用いたこと以外は、実施例1〜2と同様にして成形品を得た。結果を表1に示す。
スクリュー:工具鋼NPR1(不二越製)にアークイオンプレーティング法にて下地にCrNを2μm成膜し、ついでAlCrSiNを2μm成膜したもの(最表面はAlCrSiNである)。表面粗さはRa:0.6μm。AlCrSiNの酸化開始温度は1100℃である。
スクリューヘッド表面、逆流防止リング表面、シートリング表面:
アークイオンプレーティング法にて下地にCrSiNを3μm成膜。
バレル:遠心鋳造Coアロイ
ノズル内面:Auをアークイオンプレーティング法により1μm成膜。
窒素ガスの流量を絞り込んで、意図的に酸素濃度を調整したこと以外は実施例1〜4と同様にして成形品を得た。結果を表2に示す。
射出成形機としてソディックプラステック製プリプラ式射出成形機TR100−EH(形締力:1000kN)を用いたが、スクリューの皮膜を設けなかったこと以外は実施例1,2と同様にして成形品を得た。結果を表3に示す。
射出成形機として住友プラスチックマシナリー製SE100DU(形締力:1000kN)を用いたが、スクリューの皮膜を設けなかったこと以外は実施例3,4と同様にして成形品を得た。結果を表3に示す。
Claims (9)
- 帯電防止剤(B)を含むポリカーボネート樹脂組成物(H)のペレットを、供給部、圧縮部、計量部、およびヘッド部を有する成形装置内で溶融して成形する帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法において、該成形装置がスクリューとホッパーを有し、該スクリューの表面に、TiSiN、CrSiN、AlCrSiN、及びAlZrSiNよりなる群から選択された少なくとも一種の皮膜が形成されており、かつ該ホッパー内の酸素濃度が2000ppm以下であることを特徴とする、帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- ポリカーボネート樹脂組成物(H)が、ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対し、帯電防止剤(B)として下記一般式(1)で表されるスルホン酸ホスホニウム塩(b)0.1〜5.0重量部、芳香族ポリカーボネートオリゴマー(C)0.1〜10重量部、およびカプロラクトン系重合体(D)0.01〜8重量部からなることを特徴とする請求項1記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対し、リン系安定剤(E−1)およびフェノール系安定剤(E−2)から選ばれる少なくとも1種の安定剤(E)を0.02〜2.0重量部配合することを特徴とする請求項1又は2に記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対し、リン系安定剤(E−1)の配合量が0.01〜1.0重量部であることを特徴とする請求項3に記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対し、フェノール系安定剤(E−2)の配合量が0.01〜1.0重量部であることを特徴とする請求項3に記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- ポリカーボネート樹脂(A)100重量部に対し、さらに耐候性改良剤(G)を0.01〜3.0重量部配合することを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- 成形装置が射出成形機または押出機であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の製造方法で製造された帯電防止性ポリカーボネート樹脂成形体。
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