JP5914759B2 - 耐コロナ性樹脂組成物、樹脂組成物の耐コロナ性発現方法及び耐コロナ性部材 - Google Patents
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Description
また、特許文献2及び3には、PAS樹脂と、導電性カーボンブラック、黒鉛、エポキシ基含有α−オレフィン系共重合体を含有する樹脂組成物からなる成形品(ケーブル用部品、難着雪リング)が開示されている。これは、樹脂組成物の体積抵抗率を適度な値にすることで耐コロナ性等とともに、耐熱性、耐候性、難燃性、防水性、気密性、靱性などの諸性能を追求したものである。
上記特許文献1〜3に記載の樹脂組成物(成形品)により、一定以上の耐コロナ性の効果が得られるが十分なものではなく改善の余地が残されていた。
(1)少なくとも、樹脂成分100質量部に対して、シリコーン系ポリマー7〜80質量部を溶融混練してなる耐コロナ性樹脂組成物。
本発明の耐コロナ性樹脂組成物は、樹脂成分100質量部に対して、シリコーン系ポリマー7〜80質量部を溶融混練してなることを特徴としている。
以下に、本発明の耐コロナ性樹脂組成物の各成分について詳述する。
樹脂成分としては、特に限定はなく、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチ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、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶樹脂、弗素樹脂、熱可塑性エラストマー、各種の生分解性樹脂等が挙げられる。また、2種類以上の樹脂成分を併用してもよい。その中でも、ポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂(以下、「PBT樹脂」とも言う。)、ポリアセタール樹脂、液晶樹脂等は、機械的性質、電気的性質、耐熱性その他物理的・化学的特性に優れ、且つ加工性が良好であるがゆえにエンジニアリングプラスチックと総称され自動車、電気・電子部品等の広範な用途に使用されている。
以下、PAS樹脂、PBT樹脂について順次説明する。
PAS樹脂は、主として、繰返し単位として−(Ar−S)−(但しArはアリーレン基)で構成された高分子化合物であり、本発明では一般的に知られている分子構造のPAS樹脂を使用することができる。
PBT樹脂は、少なくともテレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体(低級アルコールエステルなど)を含むジカルボン酸成分と、少なくとも炭素原子数4のアルキレングリコール(1,4−ブタンジオール)又はそのエステル形成性誘導体(アセチル化物等)を含むグリコール成分とを重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート系樹脂である。PBT樹脂は、ホモPBT樹脂に限らず、ブチレンテレフタレート単位を60モル%以上(特に75モル%以上95モル%以下)含有する共重合体(共重合PBT樹脂)であってもよい。
本発明の耐コロナ性樹脂組成物は、樹脂成分とシリコーン系ポリマーとを溶融混練してなるのであるが、当該シリコーン系ポリマーが耐コロナ性の向上に寄与する。
シリコーン系ポリマーとしては、シリコーンアクリルコアシェルゴム、ポリオルガノシロキサン、シリコーン複合パウダー、シリコーン・アクリル共重合体などが挙げられ、オルガノポリシロキサンとしてはポリジメチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジメチルシロキサンージフェニルシロキサン共重合体などが挙げられる。また、ポリオルガノシロキサンの一部をヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、エポキシ基、メタクリロキシ基、メルカプト基などで変性した変性ポリオルガノシロキサンを用いてもよい。中でも、耐コロナ性の効果がより高いことから、シリコーンアクリルコアシェルゴム、シリコーン複合パウダー、シリコーン・アクリル共重合体が好ましい。
本発明の耐コロナ性樹脂組成物においては、さらにガラス繊維を添加して溶融混練してもよい。ガラス繊維自体が耐コロナ性を向上させる効果を有するため、ガラス繊維の添加により、耐コロナ性の効果をさらに向上させることができる。また、シリコーン系ポリマーとガラス繊維併用による相乗効果もあると推定され、それぞれ単独で添加したときに得られる効果よりも、耐コロナ性の効果が向上する場合があると推定される。
本発明の耐コロナ性樹脂組成物は、本発明の効果を妨げない範囲で、滑剤、カーボンブラック、核剤、難燃剤、難燃助剤、酸化防止剤、金属不活性剤、その他老化防止剤、及びUV吸収剤、安定剤、可塑剤、顔料、染料、着色剤、帯電防止剤、発泡剤、その他の樹脂等の高分子や、添加剤を含有していてもよい。
本発明の樹脂組成物の耐コロナ性発現方法は、樹脂組成物において、樹脂成分100質量部に対してシリコーン系ポリマー7〜80質量部を添加することにより耐コロナ性を発現させることを特徴としている。
既述の通り、本発明の耐コロナ性樹脂組成物は、シリコーン系ポリマーを所定量添加することで耐コロナ性を発現させている。換言すると、樹脂組成物にシリコーン系ポリマーを所定量添加することにより、その樹脂組成物に耐コロナ性を発現させることができる。
本発明の樹脂組成物の耐コロナ性発現方法における樹脂及びシリコーン系ポリマーは、既述の本発明の耐コロナ性樹脂組成物における樹脂及びシリコーン系ポリマーと同じであり、耐コロナ性を発現させるための各成分の好ましい例や添加量、添加し得る他の成分も同様である。
本発明の耐コロナ性部材は、既述の本発明の耐コロナ性樹脂組成物を成形してなることを特徴とし、優れた耐コロナ性を有する。
また、本発明の耐コロナ性部材においては、走査型電子顕微鏡による観察において、樹脂成分のマトリックス中にシリコーン系ポリマーのドメインが点在し、樹脂成分のマトリックス中のシリコーン系ポリマーの分散径が、前記走査型電子顕微鏡により撮影した写真を用いて測定した場合において0.1μm以上20μm以下であることが好ましい。当該分散径が上記範囲内であると、耐コロナ性の効果がより向上する。当該分散径は、平均0.1μm以上15μm以下であることが好ましく、平均0.1μm以上7μm以下であることが特に好ましい。分散径が小さい程、比表面積が大きくなり、ラビリンス効果が高まるため、耐コロナ性の効果がより向上する。
なお、走査型顕微鏡を用いた上記平均分散径の具体的な測定方法は、後記の実施例にて示す。
各実施例・比較例において、表1及び表2に示す各原料成分をドライブレンドして得た混合物を、シリンダー温度320℃の二軸押出機に投入し(ガラス繊維は押出機のサイドフィード部より別添加)、溶融混練し、ペレット化した。表1及び表2に示す各原料成分の詳細を以下に記す。尚、表1の実施例1〜4及び比較例1〜3はいずれもガラス繊維を用いない例であり、表2の実施例5〜12、及び比較例4〜7はいずれもガラス繊維を用いた例である。
(1)PAS樹脂成分
PPS樹脂:(株)クレハ製、フォートロンKPS W214A (溶融粘度:130Pa・s(せん断速度:1216sec−1、310℃))
尚、上記PPS樹脂の溶融粘度は以下のようにして測定した。
(PPS樹脂の溶融粘度の測定)
東洋精機(株)製キャピログラフを用い、キャピラリーとして1mmφ×20mmL/フラットダイを使用し、バレル温度310℃、せん断速度1216sec−1での溶融粘度を測定した。
(2)他の樹脂成分
・シリコーン系ポリマー1:(株)カネカ製 、KANE ACE MR−01、(シリコーンアクリルコアシェルゴム)
・シリコーン系ポリマー2:東レ・ダウコーニング(株)製、DOW CORNING TORAY DY 33−315(ポリオルガノシロキサン)
・シリコーン系ポリマー3:信越化学工業(株)製、KMP−600(シリコーン複合パウダー)
・シリコーン系ポリマー4:日信化学工業(株)製、R−181S(シリコーン・アクリル共重合体)
・オレフィン系ポリマー:日本ユニカー(株)製 NUC−6570(エチレンエチルアクリレート共重合物)
(3)充填剤
ガラス繊維:チョップドガラス繊維、日本電気硝子(株)製、ECS03T−790DE 平均繊維径:6μm
各実施例・比較例において作製した試験片10を、図1に示すように、高圧側電極12(φ9.5mm)とアース側電極14(φ25mm)の間に固定し、耐電圧試験機(ヤマヨ試験機有限会社製 YST−243WS−28)を用いて、空気中で、130℃、周波数200Hz、印加電圧18kVを加え、絶縁破壊が生じるまでの時間を測定した。測定結果を表1及び表2に示す。
なお、比較例3においては、試験片を作製する以前に、ストランド状に押し出すこともペレット化することもできず、耐コロナ性試験を行うことができなかった。
実施例7、10、12、13においては、以下のようにして成形品中でのシリコーン系ポリマーの平均分散径を測定した。
上記実施例で作製したペレットから、射出成形機(住友重機械工業(株)製、SE100D)により、シリンダー温度320℃、金型温度150℃で縦80mm、横80mm、厚み1mmの試験片(平板)を成形し、その試験片を、液体窒素中で衝撃的に破壊(液体窒素中に入れたままニッパで破断)させた脆性破壊面の中央部を(株)日立製作所製、走査型電子顕微鏡(SEM) S-4700を用いて観察した。次いで、観察領域において、無作為に選んだ2箇所を撮影し、撮影した2枚の写真(SEM像)の中から無作為に総計25個の粒子(シリコーン系ポリマーのドメイン)を選んだ。そして、定規によってその25個の粒子の粒子径を測定し、測定した粒子径の和を25で割って得た数値を平均分散径とした。
さらに、比較例1、実施例1及び2の比較、あるいは比較例1、実施例3及び4の比較により、シリコーン系ポリマーの添加量が増大すると耐コロナ性が向上することが分かる。ただし、比較例3の結果により、樹脂成分100質量部に対する添加量が80質量部を超えるとペレットの作製すらできないことが分かる。
また、表2より以下のことが分かる。まず、ガラス繊維の有無のみが異なる比較例1(表1)と比較例4及び比較例5との比較により、ガラス繊維を用いることで耐コロナ性の向上が認められる。そして、実施例5〜12は、ガラス繊維とシリコーン系ポリマーとを併用した例であり、シリコーン系ポリマーを用いていない比較例4及び比較例5と比較して、耐コロナ性がより向上しているのが分かる。比較例1、実施例1及び比較例5と、実施例6との比較により、シリコーンアクリルコアシェルゴムとガラス繊維の併用系では、それぞれ単独で添加したときに得られる耐コロナ性の効果の和(耐コロナ性試験結果(時間)の和)よりも、大幅に向上していることが分かる。シリコーン系ポリマーとガラス繊維併用による相乗効果があると推定される。
さらに、比較例4〜7、実施例5〜8の比較、あるいは比較例5、実施例9及び10の比較により、シリコーン系ポリマー単独系同様、ガラス繊維とシリコーン系ポリマーとを併用した系においても、シリコーン系ポリマーの添加量が増大すると耐コロナ性が向上することが分かる。中でも、実施例6〜8は耐コロナ性の効果が顕著である。このことから、シリコーンアクリルコアシェルゴムの添加量が30質量部を超えたあたりを臨界とし、その臨界を超えると耐コロナ性の効果が顕著になることが分かる。
さらに、シリコーン系ポリマーをほぼ同量用いた実施例6、9、11及び12の比較により、シリコーン系ポリマーとして、シリコーンアクリルコアシェルゴム、シリコーン複合パウダー、シリコーン・アクリル共重合体が特に耐コロナ性の効果に優れることが分かる。
一方、成形品中でのシリコーン系ポリマーの平均分散径を測定した実施例6、9、11及び12の比較により、当該平均分散径が小さい方が、耐コロナ性が向上することが分かる。
12 高圧側電極
14 アース側電極
Claims (6)
- 少なくとも、ポリアリーレンスルフィド樹脂と、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して30〜80質量部のシリコーン系ポリマーと、ガラス繊維と、を溶融混練してなる耐コロナ性樹脂組成物であって、前記シリコーン系ポリマーが、シリコーンアクリルコアシェルゴムである、耐コロナ性樹脂組成物。
- ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して、シリコーン系ポリマー35.6〜80質量部を溶融混練してなる請求項1に記載の耐コロナ性樹脂組成物。
- ポリアリーレンスルフィド樹脂を含む樹脂組成物において、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対してシリコーン系ポリマー30〜80質量部及びガラス繊維を添加することにより耐コロナ性を発現させる樹脂組成物の耐コロナ性発現方法であって、前記シリコーン系ポリマーが、シリコーンアクリルコアシェルゴムである、方法。
- 請求項1又は2に記載の耐コロナ性樹脂組成物を成形してなる耐コロナ性部材。
- 走査型電子顕微鏡による観察において、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂のマトリックス中に前記シリコーン系ポリマーのドメインが点在し、ポリアリーレンスルフィド樹脂のマトリックス中のシリコーン系ポリマーの平均分散径が、前記走査型電子顕微鏡により撮影した写真を用いて測定した場合において0.1μm以上7μm以下である請求項4に記載の耐コロナ性部材。
- 形状が、シート状、板状、筒状、または被膜状であることを特徴とする請求項4又は5に記載の耐コロナ性部材。
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