JP5836657B2 - 成形品 - Google Patents
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Description
本発明に用いる環状オレフィン樹脂の構成について説明する。本発明において用いる環状オレフィン樹脂としては、具体的には環状不飽和炭化水素類を開環重合して得られる重合体、又は環状不飽和炭化水素類とα−不飽和炭化水素類を共重合した後に水素還元して得られる重合体(日本ゼオン製:ZEONEX[製品名]、三井化学製:APEL[製品名]、JSR製:ARTON[製品名]、Topas Advanced Polymers GmbH製:TOPAS[製品名]等)が挙げられる。その分子量は特に限定されるものではないが、成形加工性と成形加工品の強度等を考慮すると、数平均分子量が10,000以上であることが好ましい。
本発明で用いる酸化珪素微粒子は、その主成分が酸化珪素であることを特徴とするものであり、成分中に他の金属を含んでいてもよい。しかし、本発明で得られる熱可塑性複合材料を軽量なものにするためには、酸化珪素よりも比重の大きくなる金属原子が微粒子内に多く含まれることは好ましくない。このため、含有する金属全体のうち酸化珪素微粒子の重量含有率は50重量パーセント以上であることが好ましく、80重量パーセント以上であることがより好ましい。
環状オレフィン樹脂と酸化珪素微粒子の混合法は特に制限はなく、粉体同士を混ぜ合わせる直接混合法、混合媒体を用いる溶液法、または樹脂を溶液温度以上まで加熱して混合する溶融法等を用いることができる。
以上のようにして得られた環状オレフィン樹脂と酸化珪素微粒子を混合した材料は、射出成形やヒートプレス成形など公知の方法で、環状オレフィン樹脂のガラス転移温度以上の加熱下において加圧することで任意の形状に成形される。成形時の温度は低すぎると目的の形状を作製できず、高すぎると熱分解が進行して成形物が黄変したり、線膨張係数が高くなったりする原因となることから、150〜300℃の範囲が適当である。成形圧力は特に限定されないが、形状を転写させるために50MPa以上であることが好ましい。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が53体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が56体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が77体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が93体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
φ15mmのプレス成形用金型に環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子0.2gを充填し、小型熱プレス機(AH−2003[製品名];アズワン社製)にセットしながら200℃まで加熱した。小型熱プレス機の上面と下面の温度が200℃に達した後に200MPaの荷重を付与し、100℃まで風冷しながら荷重を自然開放させた。100℃で完全に荷重を除き、金型から複合材料を離型することでコイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が4体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が17体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が29体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形品を得た。
φ15mmのプレス成形用金型に酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)0.2gを充填し、小型熱プレス機(AH−2003[製品名];アズワン社製)にセットしながら200℃まで加熱した。小型熱プレス機の上面と下面の温度が200℃に達した後に200MPaの荷重を付与し、100℃まで風冷しながら荷重を自然開放させた。100℃で完全に荷重を除き、金型から離型することで成形体を得た。得られた成形体は脆く、砕けた複数の破片として得られた。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル200[製品名]、平均一次粒子径12nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が61体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジルOX50[製品名]、平均一次粒子径20nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が78体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子と酸化珪素微粒子(ニップジェルCX−200[製品名]、東ソーシリカ社製)を酸化珪素濃度が65体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
環状オレフィン共重合樹脂(APEL APL5014DP[製品名];三井化学社製)の粒子と酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)を酸化珪素濃度が62体積パーセントになるように混合し、攪拌して均一にした。参考例1と同様の条件でヒートプレス成形を行い、コイン状の成形体を得た。
φ15mmのプレス成形用金型の下層に酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)0.04gを敷き詰めた。さらにその層の上に環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子0.16gを酸化珪素微粒子と混ぜることなく充填した。この金型を小型熱プレス機(AH−2003[製品名];アズワン社製)にセットしながら200℃まで加熱した。小型熱プレス機の上面と下面の温度が200℃に達した後に200MPaの荷重を付与し、100℃まで風冷しながら荷重を自然開放させた。100℃で完全に荷重を除き、金型から離型することでコイン状の成形体を得た。
φ15mmのプレス成形用金型の下層に酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)0.03gを敷き詰めた。さらにその層の上に環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子0.24gを酸化珪素微粒子と混ぜることなく充填した。さらにその上層に酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)0.01gを敷き詰めた。この金型を小型熱プレス機(AH−2003[製品名];アズワン社製)にセットしながら200℃まで加熱した。小型熱プレス機の上面と下面の温度が200℃に達した後に200MPaの荷重を付与し、100℃まで風冷しながら荷重を自然開放させた。100℃で完全に荷重を除き、金型から離型することでコイン状の成形体を得た。
φ15mmのプレス成形用金型の下層に酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)0.02gを敷き詰めた。さらにその層の上に環状オレフィン樹脂(ZEONEX E48R[製品名];日本ゼオン社製)の粒子0.24gを酸化珪素微粒子と混ぜることなく充填した。さらにその上層に酸化珪素微粒子(アエロジル300[製品名]、平均一次粒子径7nm、日本アエロジル社製)0.02gを敷き詰めた。この金型を小型熱プレス機(AH−2003[製品名];アズワン社製)にセットしながら200℃まで加熱した。小型熱プレス機の上面と下面の温度が200℃に達した後に200MPaの荷重を付与し、100℃まで風冷しながら荷重を自然開放させた。100℃で完全に荷重を除き、金型から離型することでコイン状の成形体を得た。
参考例1〜7、実施例1〜4、比較例1〜5、の成形品の評価結果を表1に示す。また、参考例1〜2、実施例1〜2、比較例1〜5の結果をもとに、酸化珪素微粒子の濃度(体積パーセント)とプレス方向の線膨張係数の関係を示すグラフを図1に示した。
TMA(TMA Q400[製品名];TAインスツルメント社製)にて0〜80℃で3サイクル温度負荷を与え、厚み方向に対する20〜60℃の平均線膨張係数を算出した。測定はコインの板厚方向(プレス方向)について行い、変位の測定には膨張プローブを使用した。酸化珪素微粒子の含有量の測定はTGA(TGA Q500[製品名];TAインスツルメント社製)を用いて行った。酸化珪素微粒子の含有量を重量パーセント(wt%)から体積パーセント(vol%)への換算に際し、環状オレフィン樹脂の比重値には1.01、シリカ微粒子の比重値は2.00を使用した。なお評価に際して各成形品は適宜適当な大きさにカットした。
Claims (1)
- 環状オレフィン樹脂と表面がシラノール基で被覆されている酸化珪素微粒子を含有する複合材料を成形してなる成形品であって、
前記成形品は、平均一次粒径が7nm以上12nm以下の前記酸化珪素微粒子を61体積%以上93体積%以下含有し、
前記成形品の20℃から60℃の範囲の線膨張係数が、−103ppm/℃以上−1.4ppm/℃以下であることを特徴とする成形品。
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