JP5508009B2 - 射出形成用ポリエステル樹脂組成物、光反射体基体および光反射体 - Google Patents

射出形成用ポリエステル樹脂組成物、光反射体基体および光反射体 Download PDF

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Description

本発明は、表面に光反射層を設ける光反射体基体に好ましく用いられる射出形成用ポリエステル樹脂組成物、およびこれを成形してなる光反射体基体、並びに光反射体に関する。
自動車用ランプ等におけるハウジング、リフレクター、エクステンションや家電照明器具等などの光反射体は、ランプ光源の方向性、反射性のために、高い輝度感、平滑性、均一な反射率、さらには光源からの発熱に耐えうる高耐熱性等が要求される。よって光反射体としては、従来、金属製(板金)のものや、バルクモールディングコンパウンド(BMC)やシートモールディングコンパウンド(SMC)に代表される熱硬化性樹脂の表面に、金属メッキ加工や蒸着等により金属薄膜を設けたものが用いられてきた。
しかしながら、金属製の光反射体は加工性が悪く、また重く扱い難いという欠点があった。一方、熱硬化性樹脂を成形してなる光反射体基体の表面に金属薄膜を有する光反射体は、耐熱性、剛性、寸法安定性をはじめとして優れた特性を有している。しかしながら、熱硬化性樹脂の成形のためのサイクルが長く、また、成形の際にバリが発生したり、成形時のモノマー揮発によってガスが発生したりしていた。
この様な問題を解決し、さらに、近年の光反射体の高機能化やデザインの多様化に対応し、かつ、生産性にも優れる、熱可塑性樹脂を用いた光反射体基体が検討されている。例えば、光反射体としては、射出成形により得られる、熱可塑性樹脂組成物からなる光反射体基体の表面に金属薄膜を設けたものが主流となってきている。
この様な熱可塑性樹脂組成物からなる光反射体基体には、機械的性質、電気的性質、その他物理的・化学的特性に優れ、かつ良好な加工性が要求される。そこで、該熱可塑性樹脂組成物として、結晶性熱可塑性ポリエステル樹脂、特には、ポリブチレンテレフタレート樹脂、または、ポリエチレンテレフタレート樹脂と他の樹脂との混合物を主成分とし、これに、様々な強化材を添加配合した組成物が用いられてきた。
ここで、光反射体は、一般的に、射出成形により熱可塑性樹脂組成物を成形して光反射体基体とし、その表面にアンダーコート等の前処理(下塗り)を行った後、真空蒸着等により光反射層として金属薄膜を形成して製造されていた。
しかしながら、アンダーコート等の下塗りは、大幅なコストアップとなり、デザインの自由度も制限されるので、アンダーコートしなくとも高い輝度感を有する光反射体を得ることが望まれている。ここで、アンダーコートせずに光反射体基体の一面に光反射層が設けられた反射体が、高い輝度感・均一な反射率を有するには、光反射体基体が良好な表面平滑性を有し、且つ高い光沢性・輝度感を有することが必要となる。またその用途仕様から、原料となる樹脂の耐熱性や、樹脂組成物の成形時等におけるガス発生抑制(低ガス性)も重要な問題である。
しかし、高輝度とするために、樹脂を射出成形するための成形金型の表面を著しく研磨すると、射出成形による成形時に成形体(光反射体基体)の取り出しの際の型離れが悪くなり、成形サイクルが低下し、離型ムラ模様が成形体表面に現れやすくなる。これは、反射率の低下に起因する。そこで成形性を低下させないために離型性を向上させつつ、表面輝度を保持することが必要となる。
ところで、高光沢感・良表面性を有する光反射体基体を得る上での成形面での手法として、成形時の樹脂組成物の温度を上げ流動性を向上させる方法や、金型温度を上げて固化速度を遅らせて金型転写性を向上させる方法等が一般的に用いられている。
これらの方法により、光反射体基体の外観は向上するが、樹脂組成物の温度の上昇や金型温度の上昇は成形時にガス(揮発分)が生成しやすくなる。このような揮発分は、光反射体基体の表面に曇り(ヘイズ)状の外観不良を発生させることから、連続的に良好な光反射体基体を得ることができず、金型の磨き、拭き取り等の新たな対策が必要となる。さらに高温雰囲気に曝すことによって、金属薄膜の表面が犯され、光反射体に曇りが発生してしまう。
また、従来の技術では、光反射体の金属薄膜の表面の高輝度感を維持するため、光反射体基体にフィラーを添加せずに成形することが行われていた。このため、光反射体基体に用いる樹脂組成物の収縮による離型不良や耐熱性の低下といった問題も起こっていた。
一方、ポリエステル樹脂組成物と無機充填剤を組み合わせた樹脂組成物として、特許文献1および特許文献2が知られている。しかしながら、これらの樹脂組成物は、無機充填剤の含量が多く、表面光沢が抑制され、光反射体基体に用いる樹脂組成物としては適切ではない。
また、光反射体基体に用いるポリエステル樹脂組成物が、特許文献3〜5において開示されている。しかしながら、これらのポリエステル樹脂組成物では、珪酸ジルコニウムを用いることについて記載も示唆も無い。
特開平10−292101号公報 特開平7−145265号公報 特開2006−225440号公報 特開2005−194300号公報 特開2006−299047号公報
本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであって、離型性に優れ、かつ、輝度感および反射率に優れ、且つ高温使用下でも曇りの発生を抑制した光反射体を提供できるポリエステル樹脂組成物、とりわけ射出成形用ポリエステル樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明者らは上述した課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリエステル樹脂に、平均一次粒子径が10μm以下の珪酸ジルコニウムを添加して得られた樹脂組成物が、とりわけ射出成形用に供した際に、上記課題を解決しうることを見出した。具体的には、以下の手段により、上記課題を解決しうることを見出した。
(1)(A)ポリエステル樹脂100重量部に対して、
(B)平均一次粒子径が10μm以下の珪酸ジルコニウム0.1〜20重量部、および、
(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤0〜5重量部を含む射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(2)前記(A)ポリエステル樹脂として、ポリアルキレンテレフタレート樹脂を含む、(1)に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(3)前記(A)ポリエステル樹脂として、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含む、(1)に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(4)前記(A)ポリエステル樹脂として、末端カルボキシル基量が50eq/ton以下であるポリエステル樹脂を含む、(1)〜(3)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(5)(A)ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂以外のポリエステル樹脂から選ばれる少なくとも1種以上とからなり、その重量比率が90/10〜40/60である、(1)〜(4)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(6)(A)ポリエステル樹脂として、ポリブチレンテレフタレート樹脂と、ポリエチレンテレフタレート樹脂とを含む、(1)〜(5)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(7)(A)ポリエステル樹脂として、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含み、該ポリブチレンテレフタレート樹脂の末端カルボキシル基量が50eq/ton以下である、(1)〜(6)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(8)前記(B)珪酸ジルコニウムの平均一次粒子径が、5μm以下である、(1)〜(7)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(9)前記(B)珪酸ジルコニウムが、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.1〜15重量部含まれる、(1)〜(8)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(10)前記(B)珪酸ジルコニウムのうち、前記平均一次粒子径の5倍を超える粒子径を有する珪酸ジルコニウム粒子の含量が、全珪酸ジルコニウム量の2重量%以下である、(1)〜(9)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(11)前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤として、ヒドラジン誘導体および有機リン化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、(1)〜(10)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(12)前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤として、ヒドラジン誘導体から選ばれる少なくとも1種を含む、(1)〜(10)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(13)前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤として、分子量300〜1000のヒドラジン誘導体から選ばれる少なくとも1種を含む、(1)〜(10)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(14)前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤が、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.05〜1重量部含まれる、(1)〜(13)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
(15)(1)〜(14)のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物からなる光反射体基体。
(16)(15)に記載の光反射体基体上に光反射層を有する光反射体。
(17)前記光反射層が金属薄膜であって、該金属薄膜が光反射体基体の表面と接していることを特徴とする(16)に記載の光反射体。
本発明の光反射体基体は表面外観に優れている。よってこの光反射体基体の表面に金属薄膜を設けてなる光反射体を製造する際に、金属の蒸着性に優れ、さらに、光反射性に優れた光反射体を提供することが可能になる。
以下において、本発明の内容について詳細に説明する。尚、本願明細書において「〜」とはその前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
(A)ポリエステル樹脂
本発明に用いる(A)ポリエステル樹脂は、従来公知の任意のポリエステル樹脂を使用できるが、中でも芳香族ポリエステル樹脂が好ましい。ここで芳香族ポリエステル樹脂とは、芳香環を重合体の連鎖単位に有するポリエステル樹脂を示し、例えば、芳香族ジカルボン酸成分と、ジオール(および/またはそのエステルやハロゲン化物)成分とを主成分とし、これらを重縮合して得られる重合体または共重合体である。
芳香族ジカルボン酸成分としては、例えば、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5−ナフタレンジカルボン酸、2,5−ナフタレンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ビフェニル−2,2'−ジカルボン酸、ビフェニル−3,3'−ジカルボン酸、ビフェニル−4,4'−ジカルボン酸、ジフェニルエーテル−4,4'−ジカルボン酸、ジフェニルメタン−4,4'−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−4,4'−ジカルボン酸、ジフェニルイソプロピリデン−4,4'−ジカルボン酸、アントラセン−2,5−ジカルボン酸、アントラセン−2,6−ジカルボン酸、p−ターフェニレン−4,4'−ジカルボン酸、ピリジン−2,5−ジカルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ダイマー酸等が挙げられる。
これら芳香族ジカルボン酸成分は、一種または任意の割合で二種以上を併用してもよく、これら芳香族ジカルボン酸の中では、テレフタル酸が好ましい。尚、本発明の効果を損なわない範囲で、これら芳香族ジカルボン酸と共に、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ドデカンジオン酸、セバシン酸、ダイマー酸等の脂環式ジカルボン酸を併用してもよい。
ジオール成分としては、脂肪族グリコール類、ポリオキシアルキレングリコール類、脂環式ジオール類、芳香族ジオール類等が挙げられる。脂肪族グリコール類としては、例えばエチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、デカンジオール等の炭素数2〜20のものが挙げられ、中でも炭素数2〜12、特に炭素数2〜10の脂肪族グリコール類が好ましい。
ポリオキシアルキレングリコール類としては、アルキレン基の炭素数が2〜4で、複数のオキシアルキレン単位を有するグリコール類、例えば、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジテトラメチレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール、トリテトラメチレングリコールなどが挙げられる。
脂環式ジオール類としては、例えば1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメチロール、水素化ビスフェノールA等が挙げられる。また芳香族ジオール類としては、2,2−ビス−(4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル)プロパン、キシリレングリコール等が挙げられる。
その他のジオール成分としては上述したジオール類のエステルや、ハロゲン化物、例えばテトラブロモビスフェノールA、テトラブロモビスフェノールAのアルキレンオキサイド(エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドなど)付加物などのハロゲン化ジオール類が挙げられる。これらのジオール成分は、一種または任意の割合で二種以上を併用してもよい。また少量であれば、分子量400〜6000の長鎖ジオール類、例えば、ポリエチレングリコール、ポリ−1,3−プロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を用いてもよい。
本発明に用いる芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリアルキレンテレフタレート樹脂が好ましい。ここで、ポリアルキレンテレフタレート樹脂とは、アルキレンテレフタレート構成単位を含む樹脂をいい、アルキレンテレフタレート構成単位と他の構成単位との共重合体であってもよい。
本発明に用いるポリアルキレンテレフタレート樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)、ポリプロピレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂(PBT)、ポリエチレンナフタレート樹脂(PEN)、ポリブチレンナフタレート樹脂(PBN)、ポリ(シクロヘキサン−1,4−ジメチレン−テレフタレート)樹脂、ポリトリメチレンテレフタレート樹脂等が挙げられ、ポリブチレンテレフタレート樹脂が好ましい。
また、本発明に用いるポリアルキレンテレフタレート樹脂として、上記の他、アルキレンテレフタレート構成単位を主構成単位とするアルキレンテレフタレート共重合体や、ポリアルキレンテレフタレートを主成分とするポリアルキレンテレフタレート混合物が挙げられる。さらに、ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG)等のエラストマー成分を含有又は共重合したものも用いることができる。
アルキレンテレフタレートコポリエステルとしては、2種以上のジオール成分とテレフタル酸からなるコポリエステルや、ジオール成分とテレフタル酸、およびテレフタル酸以外のジカルボン酸からなるコポリエステルが挙げられる。ジオール成分を2種以上用いる場合には、上述したジオール成分から適宜選択して決定すればよいが、主構成単位であるアルキレンテレフタレートに共重合されるモノマー単位を、25重量%以内とすることで、耐熱性が良好となるので好ましい。
例えば、エチレングリコール/イソフタル酸/テレフタル酸共重合体(イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレート)や、1,4−ブタンジオール/イソフタル酸/テレフタル酸共重合体(イソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート)等の、アルキレンテレフタレート構成単位を主構成単位とする、アルキレンテレフタレートコポリエステルの他に、1,4−ブタンジオール/イソフタル酸/デカンジカルボン酸共重合体等が挙げられ、中でもアルキレンテレフタレートコポリエステルが好ましい。
本発明に用いる(A)ポリエステル樹脂としては、アルキレンテレフタレートのコポリエステルを用いる場合には、上述のイソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレートや、イソフタル酸共重合ポリエチレンテレフタレートなどが好ましく、特にこれらの内、耐熱性の観点から、イソフタル酸成分が25重量%以内のものが好ましい。
ポリアルキレンテレフタレート樹脂の混合物としては、例えば、PBTとPBT以外のポリアルキレンテレフタレート樹脂との混合物、PBTとPBT以外のアルキレンテレフタレートコポリエステルとの混合物等が挙げられる。中でもPBTとPETとの混合物や、PBTとポリトリメチレンテレフタレートとの混合物、PBTとPBT/ポリアルキレンイソフタレートとの混合物などが好ましい例として挙げられる。
本発明に用いる(A)ポリエステル樹脂である芳香族ポリエステル樹脂としては、芳香族ジカルボン酸成分としてテレフタル酸を用いる、所謂ポリアルキレンテレフタレートやこれらの混合物が好ましい。ポリアルキレンテレフタレート樹脂としては、PBTやPBT/PET共重合体、PBTにイソフタル酸を共重合した共重合体、PBT/PTMG共重合体エラストマー、PET等が好ましく、中でもPBTを主構成単位とするアルキレンテレフタレート樹脂やそのコポリエステルが好ましく、特にPBTや、PBTとPBT以外のポリエステル樹脂との混合物であることが好ましい。
本発明では、特に、(A)ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂以外のポリエステル樹脂(より好ましくは、ポリエチレンテレフタレート樹脂)から選ばれる少なくとも1種以上とからなり、その重量比率が100/0〜40/60であることが好ましく、90/10〜〜40/60であることがより好ましく、90/10〜30/70であることがさらに好ましい。このような範囲とすることにより、外観が向上し、収縮率が低減し好ましい。
本発明に用いる(A)ポリエステル樹脂の数平均分子量(Mn)は、特に制限はなく、適宜選択して決定することができる。通常は、1×104〜100×104であり、3×104〜70×104であることが好ましく、5×104〜50×104であることがさらに好ましい。
また本発明に用いる(A)ポリエステル樹脂の固有粘度[η]は、通常、0.5〜2dl/gであり、0.6〜1.5dl/gであることが好ましく、0.6dl/g〜1.2dl/gであることがより好ましい。ここで固有粘度とは、フェノールと1,1,2,2−テトラクロロエタンとの重量比1:1の混合溶媒に試料を溶解し、ウベローデ粘度計を用いて30℃にて測定した粘度である。
本発明において(A)ポリエステル樹脂として、ポリアルキレンテレフタレートやそのコポリエステルを用いる際、その固有粘度〔η〕は、好ましくは0.5〜1.5であり、より好ましくは0.6〜1.3である。
(A)ポリエステル樹脂としてPBTを用いる場合、PBTの固有粘度は、好ましくは0.6〜1.4であり、PETを用いる場合、PETの固有粘度は、好ましくは0.6〜1.0である。固有粘度を0.6以上とすることにより機械的強度がより向上する傾向にあり、1.4以下とすることにより、溶融成形時の流動性が低下し過ぎず、成形体の表面特性を光反射体としての高輝度を発揮し易い傾向にあり好ましい。
また、本発明に用いるポリアルキレンテレフタレートの末端カルボキシル基量は適宜選択して決定すればよいが、通常、PBTにおいては60eq/ton以下であり、50eq/ton以下であることが好ましく、30eq/ton以下であることがさらに好ましい。50eq/ton以下とすることにより本発明の樹脂組成物の溶融成形時にガスが発生しにくくなる。末端カルボキシル基量の下限値は特に定めるものではないが、ポリエステル樹脂の製造の生産性を考慮し、通常、10eq/ton以上である。
本発明における(A)ポリエステル樹脂の末端カルボキシル基濃度は、ベンジルアルコール25mLにポリアルキレンテレフタレート0.5gを溶解し、水酸化ナトリウムの0.01モル/Lベンジルアルコール溶液を用いて滴定により測定して得られた値をいう。末端カルボキシル基濃度を調整する方法としては、重合時の原料仕込み比、重合温度、減圧方法などの重合条件を調節する方法や、末端封鎖剤を反応させる方法等、従来公知の任意の方法により行えばよい。
本発明に用いる(A)ポリエステル樹脂の製造方法は任意であり、従来公知の任意のものを使用できる。例えば、テレフタル酸成分と1,4−ブタンジオール成分とからなるポリブチレンテレフタレートについて説明すると、テレフタル酸と1,4−ブタンジオールを直接エステル化反応させる直接重合法と、テレフタル酸ジメチルを主原料として使用するエステル交換法とに大別される。
前者は初期のエステル化反応で水が生成し、後者は初期のエステル交換反応でアルコールが生成するという違いがある。直接エステル化反応は原料コスト面から有利である。また、ポリエステルの製造方法は、原料供給またはポリマーの払い出し形態から回分法と連続法に大別される。
さらに、初期のエステル化(またはエステル交換)反応を連続操作で行い、続く重縮合を回分操作で行う方法や、初期のエステル化(またはエステル交換)反応を回分操作で行い、続く重縮合を連続操作で行う方法も挙げられる。
尚、本発明における重量平均分子量の測定方法は、GPC(Gel Permeation Chromatography)法であり、また酸価の測定方法は、0.5mol KOHエタノール溶液による電位差滴定法(ASTM D 1386)による。
(B)珪酸ジルコニウム
本発明のポリエステル樹脂組成物は、平均一次粒子径が10μm以下の珪酸ジルコニウム(ZrO2・SiO2)を含む。
珪酸ジルコニウムとしては、例えば、キンセイマテック(株)よりジルコンフラワー及びA−PAXの商品名で販売されているものが使用できる。珪酸ジルコニウムは、好ましい真比重は4.2〜4.8であり、より好ましい真比重は4.5〜4.8であり、好ましい硬度は7.5であり、好ましい組成比は、ZrO2 63.5〜68重量%、SiO2 31.5〜36重量%、Fe230.3重量%未満、Al23 3重量%未満である。ポリエステル樹脂組成物の滞留熱安定性の点から、より好ましい組成比は、ZrO2 64〜67重量%、SiO2 32〜35重量%、Fe230.2重量%未満、Al23 2.5重量%未満であり、特に好ましい組成比は、ZrO2 64〜67重量%、SiO2 32〜34重量%、Fe230.10重量%未満、Al23 2.0重量%未満である。
本発明における珪酸ジルコニウムの平均一次粒子径は、好ましくは、5μm以下であり、より好ましくは2μm以下である。平均一次粒子径が2μm以下のものを採用することにより、得られる光反射体の外観がより向上する傾向にあり好ましい。また、平均一次粒子径の下限値は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、特に定めるものではないが、好ましくは1μm以上である。
また、珪酸ジルコニウムは、平均一次粒子径の5倍を超える粒子径を有する珪酸ジルコニウム粒子の含量が、本発明のポリエステル樹脂組成物に含まれる全珪酸ジルコニウム量の2重量%以下、中でも1重量%以下であることが好ましい。
なお、本発明における珪酸ジルコニウムの平均粒径とは、セディグラフ(X線透過式粒度分布測定装置)を用いて測定して得られた粒度分布において、積算重量分布が50%となる粒径を言う。セディグラフは、沈降中の懸濁液にX線ビームを照射し、そのX線透過量から粒度分布を測定する装置である。
本発明における珪酸ジルコニウムは、シランカップリング剤で表面処理してもよい。シランカップリング剤としては、アミノシラン系、エポキシシラン系、アリルシラン系、ビニルシラン系等が挙げられる。これらの中では、アミノシラン系が好ましい。アミノシラン系カップリング剤としては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン及びγ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシランが好ましい例として挙げられる。表面処理剤中のシランカップリング剤の含有量は、0.1〜8重量%が好ましく、0.5〜5重量%がより好ましい。
珪酸ジルコニウムに用いられる表面処理剤には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、上記シランカップリング剤以外の成分、例えば、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、帯電防止剤、潤滑剤及び撥水剤等を含めることができる。
表面処理剤での処理方法としては、例えば、特開2001−172055号公報、特開昭53−106749号公報等に記載の方法のように、表面処理剤により予め表面処理しておくこともできるし、本発明のポリエステル樹脂組成物調製の際に、未処理の珪酸ジルコニウムとは別に、表面処理剤を添加して表面処理することもできる。
本発明における(A)ポリエステル樹脂と珪酸ジルコニウムの配合率は、ポリエステル樹脂100重量部に対し、(B)珪酸ジルコニウム0.1〜20重量部であり、好ましくは0.1〜15重量部であり、より好ましくは0.5〜10、さらに好ましくは1〜7重量部である。このような範囲とすることにより、表面外観、機械的強度および靱性に総合的に優れたものが得られる。
(C)キレート化剤
本発明のポリエステル樹脂組成物は、1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤(以下、単に「キレート化剤」ということがある。)を含むことが好ましい。本発明におけるキレート化剤を添加することにより、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、亜鉛、銅、ニッケル、鉄、ジルコニア、ハフニウム、チタン等の金属を含むイオン等によるエステル交換反応に対する触媒作用を抑制し、分解ガス等の発生をより低減させることができる。
キレート化剤としては、ヒドラジン誘導体、有機リン化合物等が好ましい例として挙げられ、ヒドラジン誘導体がさらに好ましい。ヒドラジン誘導体を採用することにより、金属を含むイオン等と錯体を形成し、ガスの発生量がより低減し、得られる樹脂組成物のフォギング性および金型汚染性が特に優れたものとなる。
ヒドラジン誘導体
本発明で用いるヒドラジン誘導体としては、従来公知の任意のものを広く採用できる。具体的には、デカメチレンカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、2’,3−[[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]]プロピオノヒドラジド、イソフタル酸ビス(2−フェノキシプロピオニルヒドラジド)、N−ホルミル−N’−サリシロイルヒドラジン、オギザリル−ビス−ベンジリデン−ヒドラジドなどが挙げられる。中でもジヒドラジド類である、デカメチレンカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド、2’,3―[[3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル]]プロピオノヒドラジドが好ましい。
本発明で用いる、ヒドラジン誘導体の分子量は、低すぎると、かえってフォギング性を低下させることがあり、逆に高すぎてもキレート能が低下し、やはりフォギング性が低下することがある。よってこの分子量は、300〜1000、中でも400〜800、特に450〜600であることが好ましい。
有機リン化合物
本発明で用いる有機リン化合物としては、従来公知の任意の有機リン化合物、具体的には、有機ホスフェート化合物、有機ホスファイト化合物または有機ホスホナイト化合物等を用いることができる。中でも(A)ポリエステル樹脂として複数種の樹脂を用いた場合に生ずるエステル交換反応の抑制と言う観点から、有機ホスファイト化合物や有機ホスフェート化合物が好ましい。
有機ホスファイト化合物としては、例えば、トリフェニルホスファイト、ジフェニルデシルホスファイト、フェニルジイソデシルホスファイト、トリ(ノニルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト(ADEKA社製PEP―36)等が挙げられ、中でもビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイトが好ましい。
有機ホスフェート化合物としては、中でも以下の式(1)で表される、ジアルキルアシッドホスフェート化合物等が好ましい。
(式中、R1およびR2は、各々、水素原子、炭素数1〜30のアルキル基を示す。)
炭素数1〜30のアルキル基は、好ましくは、炭素数1〜10のアルキル基であり、特に炭素数1〜5のアルキル基であることが好ましい。
リン系キレート化剤としては、例えば、オキシエチルアシッドホスフェート、ペンタエリスルトールジホスファイト、ステアリン酸ホスフェート、次亜リン酸ナトリウム、亜リン酸、リン酸などが挙げられる。
中でも融点が高く、それ自身が分解しないものが好ましく、具体的には例えば、オキシエチルアシッドホスフェート、ペンタエリスルトールジホスファイト、次亜リン酸ナトリウム等が挙げられる。そしてこれらは、フォギング性、熱処理後の光反射体外観向上の点で好ましく、特にオキシエチルアシッドホスフェート、次亜リン酸ナトリウムはキレート化効果が大きいので好ましい。
本発明における(C)キレート化剤の含有量は、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対して、0〜5重量部であり、0.05〜1重量部であることが好ましく、0.1〜0.7重量部であることがさらに好ましい。特に、(C)キレート化剤として、ヒドラジン誘導体を用いる場合、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対して、0.05〜0.4重量部であることが好ましい。
<その他の添加剤>
本発明のポリエステル樹脂組成物には、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、他の添加剤を配合してもよい。他の添加剤としては、酸化防止剤、難燃剤、熱安定剤、滑剤、離型剤、触媒失活剤、結晶核剤等を挙げることができる。これらの添加剤は、ポリエステル樹脂の重合途中又は重合後に添加することができる。さらに、ポリエステル樹脂に所望の性能を付与するため、紫外線吸収剤、耐候安定剤、帯電防止剤、発泡剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤、珪酸ジルコニウム以外の無機充填剤等を配合してもよい。
酸化防止剤は、本発明のポリエステル樹脂組成物の耐熱老化性をより効果的に改良し、色調、引張強度、伸度等の保持率をより向上させる効果を有する。該酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、及びリン系酸化防止剤より選ばれる1種以上の酸化防止剤を配合することが好ましい。
酸化防止剤の配合量は、合計配合量がポリエステル樹脂100重量部に対し、好ましくは0.001〜2重量部であり、より好ましくは0.03〜1.5重量部である。
難燃剤としては、特に制限されず、例えば、有機ハロゲン化合物、アンチモン化合物、リン化合物、その他の有機難燃剤、無機難燃剤等が挙げられる。有機ハロゲン化合物としては、例えば、臭素化ポリカーボネート、臭素化エポキシ樹脂、臭素化フェノキシ樹脂、臭素化ポリフェニレンエーテル樹脂、臭素化ポリスチレン樹脂、臭素化ビスフェノールA、ペンタブロモベンジルポリアクリレートが挙げられる。アンチモン化合物としては、例えば、三酸化アンチモン、五酸化アンチモン、アンチモン酸ソーダが挙げられる。リン化合物としては、例えば、リン酸エステル、ポリリン酸、ポリリン酸アンモニウム、赤リン等が挙げられる。その他の有機難燃剤としては、例えば、メラミン、シアヌル酸等の窒素化合物が挙げられる。その他の無機難燃剤としては、例えば、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ素化合物、ホウ素化合物が挙げられる。
これらの難燃剤の配合量は、ポリエステル樹脂100重量部に対し、好ましくは0.1〜50重量部、より好ましくは1〜30重量部である。難燃剤の配合量を0.1重量部以上とすることにより、難燃性をより効果的に発現することができ、50重量部以下にすることにより、物性、特に機械的強度をより高く保つことができる。
離型剤としては、ワックス等が挙げられる。例えば、特開2005−146103号公報や特開2002−105295号公報に記載のものを採用できる。特に、本発明に用いるワックスとしては、酸化ポリオレフィン類や酸変性ポリオレフィン類等の変性ポリオレフィン類が好ましい。
変性ポリオレフィン類の酸価は任意だが、1mgKOH/gを超えて10mgKOH/g未満、中でも2〜9mgKOH/g、さらには2〜8mgKOH/g、特に3〜8mgKOH/gであることが好ましい。また光反射体基体用においては揮発分が少なく、同時に離型性の改良効果も著しい点で、本発明に用いる変性ポリオレフィン類としては、酸化ポリエチレンワックスが好ましい。
尚、本発明に用いる変性ポリオレフィン類としては、その酸価が1mgKOH/g以下のもの(未変性ポリオレフィン樹脂を含む。)や、10mgKOH/g以上のものを併用してもよい。また、本発明において、複数種類の変性ポリオレフィン類を用いる場合、該変性ポリオレフィン類全体としての酸価が、1mgKOH/gを超えて10mgKOH/g未満となればよい。
本発明に用いる変性ポリオレフィン類の重量平均分子量は、2,000以上であることが好ましい。2000より小さいと揮発分が著しく多くなり、成形体表面に曇りが発生する場合がある。上限は特に制限はないが、重量平均分子量が大きすぎると、分散性が低下し、成形体の表面性や離型性が低下する傾向にあるので、通常500,000以下、中でも300,000以下、その中で100,000以下、さらにその中でも30,000以下、特に10,000以下であることが好ましい。
尚、本発明に用いる変性ポリオレフィン類は、二種以上の変性ポリオレフィン類を任意の割合で用いてもよい。この際、用いる全ての変性ポリオレフィン類全体の重量平均分子量が2,000以上となれば、2,000未満のものを組み合わせて用いてもよい。
本発明に用いる離型剤の配合量は、ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.05〜2重量部、中でも好ましくは0.05〜1重量部、より好ましくは0.1〜0.5重量部である。
本発明のポリエステル樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、ポリエステル樹脂の一部として、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ポリメタクリル酸エステル樹脂、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン樹脂(ABS樹脂)、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂等のポリエステル樹脂以外の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を配合することができる。これらの熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂は、2種以上を組み合わせて使用することもできる。
これらの樹脂の配合量は、ポリエステル樹脂組成物中、50重量%以下であることが好ましく、45重量%以下がより好ましい。
前記の種々の添加剤や樹脂の配合方法は、特に制限されないが、ベント口から脱揮できる設備を有する1軸又は2軸の押出機を混練機として使用する方法が好ましい。各成分は、付加的成分を含めて、混練機に一括して供給してもよいし、順次供給してもよい。また、付加的成分を含めて、各成分から選ばれた2種以上の成分を予め混合、混練しておいてもよい。
本発明の光反射体は、上述の方法で得られたポリエステル樹脂組成物からなる光反射体基体上に光反射層を有するものであり、好ましくは、光反射体基体の表面に光反射層を有するものである。本発明のポリエステル樹脂組成物を成形する成形方法としては、生産性と、得られる光反射体基体の表面性が良好となるなど、本発明の効果が顕著であることから、射出成形法により成形することが好ましい。従来公知の任意の成形方法としては、例えば、通常の射出成形の他に、ガスアシスト射出成形、中空成形、圧縮成形等が挙げられる。
本発明の光反射層は、通常、金属蒸着等によって形成される金属薄膜であり、光反射体基体の表面に形成される。金属蒸着の方法は特に制限はなく、従来公知の任意の方法を用いればよい。例えば、以下に示す方法が挙げられる。
光反射体基体を真空状態下の蒸着装置内に静置し、アルゴン等の不活性ガスと酸素を導入後、光反射体基体の表面にプラズマ活性化処理を施す。次に蒸着装置内においてターゲットを担持した電極に通電し、チャンバー内に誘導放電したプラズマによりスパッタしたスパッタ粒子(例えば、アルミ粒子)を光反射体基体に付着させる。さらに必要に応じて、アルミニウム蒸着膜の保護膜として、珪素を含むガスをプラズマ重合処理するか、または酸化珪素をイオンプレーティング法等により、アルミニウム蒸着膜の表面に付着してもよい。
本発明の光反射体基体は、光反射体基体の表面に、アンダーコートを形成することなく、直接、金属薄膜を設ける場合に、特に有用である。つまり、本発明の光反射体基体は、表面性に優れ、その表面にプライマー処理を施さずに直接に金属蒸着しても、金属薄膜との接着性に優れ、良好な光沢表面が得られる。さらに、射出成形時においても、光反射体基体の金型からの離型性が高いので、金型の転写むらの発生も抑制できる。
金属薄膜に用いられる金属としては、例えば、クロム、ニッケル、アルミニウムなどが挙げられ、中でもアルミニウムが好ましい。尚、光反射体基体の表面と金属薄膜との接着力を上げるために、蒸着前に、光反射体基体の表面を洗浄、脱脂してもよい。
本発明の光反射体は、自動車用等のランプにおけるハウジング、リフレクター、エクステンションとして、特に好ましく用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
これらの実施例および比較例においては下記の成分を使用した。
[樹脂成分]
(1)ポリブチレンテレフタレート(PBT):三菱エンジニアリングプラスチックス(MEP)社製、ノバデュラン5008、η=0.85、末端カルボキシル基量20eq/ton、Mn20,000
(2)ポリブチレンテレフタレート/イソフタレート共重合体(IPA共重合PBT):MEP社製、ノバデュラン5605、η=0.85、末端カルボキシル基量20eq/ton
(3)ポリエチレンテレフタレート(PET):三菱化学社製GS385、η=0.65
(4)ポリトリメチレンテレフタレート(PTT):シェルケミカルズ社製、Corterra9200、η=0.92
[無機充填剤]
(5)珪酸ジルコニウム:キンセイマテック社製、商品名:A−PAX/45M、平均一次粒子径1.05μm、一次粒子径が5.25μmを超えるものの含量は0.3重量%
(6)珪酸ジルコニウム:キンセイマテック社製、商品名:ジルコンフラワー#600、平均粒径 5μm、一次粒子径が25μmを超えるものの含量は0.5重量%
(7)タルク:林化成社製、商品名:タルカンパウダーPKC、平均粒径11.0μm
(8)タルク:林化成社製、商品名:ミクロンホワイト5000S、平均粒径2.8μm
(9)カオリン:ENGELHARD社製、商品名:ASP−170、平均粒径0.8μm
(10)焼成カオリン:ENGELHARD社製、商品名:ウルトレックス98、平均粒径2.3μm
(11)硫酸バリウム:堺化学工業社製、商品名:B−55、平均粒径0.6μm
[キレート価剤またはその代替物]
(12)ヒドラジン誘導体(デカメチレンカルボン酸ジサリチロイルヒドラジド):ADEKA社製、商品名:CDA−6、分子量498
(13)ヒドラジン誘導体(2’,3−[[3−[3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル]プロピオニル]]プロピオノヒドラジド):チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名:イルガノックスMD1024、分子量553
(14)次亜リン酸ナトリウム:純正化学社製
(15)オキシエチルアシッドホスフェート:城北化学社製、商品名:JP−502
(16)ペンタエリスルトールジホスファイト:ADEKA製、商品名:PEP−36
(17)ステアリン酸ホスフェート:ADEKA社製、商品名:AX−71
(18)亜リン酸:純正化学社製
(19)リン酸:純正化学社製
[その他の添加剤]
(20)酸化ポリエチレンワックス:クラリアント社製リコワックス、分子量5500、酸価3〜5mgKOH/g
[実施例および比較例]
樹脂成分、無機充填剤、キレート価剤またはその代替物およびその他の添加剤を、表1の組成で十分にドライブレンドした後、250℃に設定した2軸スクリュウ押出機を用い、15Kg/時間の押出速度でペレット化した。
得られたペレットを射出成形前に120℃、6時間乾燥し、型締め力が75tonの射出成形機を用い、成形温度265℃、成形体形状が100mm×100mm×3mmの鏡面金型を用い、金型温度110℃で成形して、光反射体基体を得た。射出成形時の離型性は良好であり、無抵抗で成形体の取り出しが可能であった。
得られた光反射体基体の表面に、プライマー処理を施さずにアルミ膜厚140nmになるよう、アルミ蒸着を行って、光反射体を得た。また上述したペレットを用いて、射出成形機で、成形温度265℃、金型温度80℃にて、ISO試験片を成形した。
[試験・評価方法]
光反射体外観:
上記アルミ蒸着を行った光反射体に対して、目視にて観察し、以下に示すA〜Dの基準により、外観を評価した。次いで光反射体を熱風乾燥機(ヤマト科学社製送風定温恒温器DN−43)で160℃、24時間および180℃、24時間の2条件で加熱処理後の試料についても同様に目視にて評価した。
A:高い輝度感を有し、曇りは無く、反射像が鮮明に映る。熱処理後も曇りはみられない。
B:高い輝度感を有するものの反射像は多少ぼやける。熱処理後はガスによる曇りがややみられる。
C:高い輝度感を有するものの反射像はぼやける。熱処理後はガスによる曇りがみられる。
D:輝度感は無く、熱処理の有無に関わらず、反射像の認識ができない。
加熱処理後の反射率:
上記アルミ蒸着した試料を熱風乾燥機で180℃、24時間加熱処理した試料を分光測色計(コニカミノルタ社製CM−3600d)にて反射率を測定した。結果を%で示した。
比重
後述する引張試験用ISO試験片を用いて、電子比重計(島津製作所社製、商品名AW320−SGM)にて測定した。
引っ張り強度および引っ張り伸度
ISO 527規格に準拠し、引張試験用ISO試験片を引張試験機(東洋精機製作所社製、商品名ストログラフ APII)で、引張強度及び引張伸度を測定した。用いた試験片は、各々実施例、比較例の樹脂組成物ペレットを、温度120℃に設定した熱風乾燥機内に6時間以上静置して乾燥し、射出成形機(住友重機械工業社製、型式:SG75 SYCAP−MIII)のホッパーに投入して、シリンダー温度250℃、金型温度80℃、成形サイクル40秒の条件下で作成した。
下記表中の単位は、MPaである。
成形収縮率
射出成形機(住友重機社製SH100)を用い、シリンダー温度250℃、金型温度80℃の条件下で、縦100mm、横100mm、厚み2mmの四角形の平板をフィルムゲート金型により成形し、流れの直角方向(TD)の成形収縮率を測定した。
フォギング性
成形品を粉砕しペレット大とし、試験管(φ20×160mm)に10g入れ、180℃に温度調節したフォギング試験機(GLサイエンス社製中型恒温槽L−75改良機)にセットした。さらに、上記試験管に、耐熱ガラス(テンパックスガラスφ25×2mmt)の蓋をした後、耐熱ガラス部を25℃雰囲気に温度調節し、180℃で20時間、熱処理を実施した。熱処理後、ガラス板内側には樹脂組成物より昇華した分解物等による付着物が析出した。熱処理終了後、耐熱ガラスの付着物の状態を肉眼で観察し、以下の4段階の基準で評価した。
A:ガラスプレートへの付着、曇りはほとんど無く、目視にて透過像が鮮明に認識できる。
B:ガラスプレートへの付着、曇りはややあり、透過像は多少ぼやけるが目視にてほぼ認識できる。
C:ガラスプレートへの付着、曇りがあり、透過像はぼやけるが部分的に認識できる。
D:ガラスプレートへの付着、曇りが非常に多く、透過像は認識できない。
金型汚染性(モールドデポジット(MD))評価
住友重機械工業社製ミニマットM8/7A成形機を用い、しずく型金型を用いて、成形温度270℃、金型温度35℃で1000ショット連続成形し、終了後金型の付着物の状態を肉眼で観察し、以下の4段階の基準で評価した。
A:金型付着物がほとんどみられない。
B:金型付着物がややみられる。
C:金型付着物が多い。
D:金型付着物が非常に多い。
以上の試験・評価結果を、各成分を重量部で表し、下記表に示した。
上記表より、本発明のポリエステル樹脂組成物を用いて光反射体基体を作製することにより、光反射体としての外観に優れ、反射率、引っ張り試験等に総合的に優れたものが得られることが分かった。さらに、キレート価剤として、ヒドラジン誘導体を用いることにより、フォギング性および金型汚染性に特に優れたものが得られる。
本発明のポリエステル樹脂組成物を用いて、射出成形により光反射体基体に成形する際、金型からの離型が向上し、ガスの発生が抑制され、表面性に優れた光反射体基体を得ることが可能になる。さらに、本発明の光反射体基体は、下地層等を設けずに、光反射体基体の表面に、直接に、金属薄膜等の光反射層を設けることができる。さらに、この光反射体基体は、高温度雰囲気に曝されても高輝度感の保持が可能である。また、本発明の光反射体は、高温環境下においてもこれらの特性の低下が抑制されるので、自動車用ランプにおけるハウジング、リフレクター、エクステンションや家電照明器具等、広範な用途へ好適に用いることができる。

Claims (14)

  1. (A)ポリブチレンテレフタレート樹脂の割合が60重量%以上である、ポリエステル樹脂100重量部に対して、
    (B)平均一次粒子径が10μm以下の珪酸ジルコニウム0.1〜20重量部、および、
    (C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤0〜5重量部を含む射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  2. (A)ポリエステル樹脂が、ポリブチレンテレフタレート樹脂とポリブチレンテレフタレート樹脂以外のポリエステル樹脂から選ばれる少なくとも1種以上とからなり、その重量比率が90/10〜6040である、請求項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  3. (A)ポリエステル樹脂として、ポリブチレンテレフタレート樹脂と、ポリエチレンテレフタレート樹脂とを含む、請求項1または2に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  4. 前記(B)珪酸ジルコニウムの平均一次粒子径が、5μm以下である、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  5. 前記(B)珪酸ジルコニウムが、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.1〜15重量部含まれる、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  6. 前記(B)珪酸ジルコニウムのうち、前記平均一次粒子径の5倍を超える粒子径を有する珪酸ジルコニウム粒子の含量が、全珪酸ジルコニウム量の2重量%以下である、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  7. 前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤として、ヒドラジン誘導体および有機リン化合物から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  8. 前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤として、ヒドラジン誘導体から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  9. 前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤として、分子量300〜1000のヒドラジン誘導体から選ばれる少なくとも1種を含む、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  10. 前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤が、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.05〜1重量部含まれる、請求項1〜のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  11. 前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤が、(A)ポリエステル樹脂100重量部に対し、0.05〜1重量部含まれ、前記(C)1〜4価の金属イオンとキレートを形成するキレート化剤が、ヒドラジン誘導体および有機リン化合物から選ばれる少なくとも1種である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物。
  12. 請求項1〜1のいずれか1項に記載の射出形成用ポリエステル樹脂組成物からなる光反射体基体。
  13. 請求項1に記載の光反射体基体上に光反射層を有する光反射体。
  14. 前記光反射層が金属薄膜であって、該金属薄膜が光反射体基体の表面と接していることを特徴とする請求項1に記載の光反射体。
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