JP6009535B2 - 熱可塑性エラストマー樹脂組成物及び複合成形体 - Google Patents

熱可塑性エラストマー樹脂組成物及び複合成形体 Download PDF

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Description

本発明は、異種成形体の接合において高い接合力を有し、射出成形等の成形加工性にも優れ、熱伝導率が高く、製造において工業的に有利である熱可塑性エラストマー樹脂組成物及びこの熱可塑性エラストマー樹脂組成物を異種材料に接合材として用いた複合成形体に関するものである。
異種材料の接合において、樹脂と金属の複合体を得る方法としては、金属部品に表面処理を施した部品に射出成形により樹脂を接合する方法(例えば、特許文献1参照)が提案されているが、金属部品に特定の表面処理をすることで作業が煩雑になることから非効率的であり、安定的な接合強度を得ることが困難である。
また、レーザーを利用して樹脂と異種材料の間にエラストマーを挟み、エラストマーを溶融させて接合する方法(例えば、特許文献2、3参照)や、レーザー溶着接合用接着剤として分子末端部を変性したエラストマーを使用する方法(例えば、特許文献3参照)が提案されている。しかしながら、これらの方法で使用するエラストマーでは十分な接合強度が得られず、特に耐久試験後に接合強度が低下するという問題があった。
さらに、電子部品材料に樹脂を使用する場合、該樹脂には、柔軟性のみならず、放熱性についても、改善の余地があった。
特開2008−173967号公報(第1〜2頁) 特開2008−7584号公報(第1〜2頁) 特開2009−155402号公報(第1〜3頁)
本発明は、上記従来技術の問題点を解決するために検討した結果達成されたものであり、樹脂、金属、ガラス等の異種材料との接合において高い接合力を有し、射出成形等の成形加工性及び機械的性質に優れ、熱伝導率が高く、製造において工業的に有利である熱可塑性エラストマー樹脂組成物及びこの熱可塑性エラストマー樹脂組成物を異種材料の接合材として用いた複合成形体を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とし、ショアーD硬度が53D以下のポリエステルブロック共重合体組成物(X)30〜85体積%と、熱伝導性フィラー(D)15〜70体積%とを配合することによって、上記の課題を一挙に解決できることを見い出し、この知見に基づいてさらに研究を進め、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下の発明に関する。
[1]主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とし、ショアーD硬度が53D以下のポリエステルブロック共重合体組成物(X)30〜85体積%と、熱伝導性フィラー(D)15〜70体積%からなることを特徴とする熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
[2]前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)が、(i)主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とするポリエステルブロック共重合体(A)のみからなる、又は(ii)主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とするポリエステルブロック共重合体(A)、ポリビニルアルコール系樹脂(B)及び/又はシランカップリング剤(C)を配合してなり、前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)を100重量%として、ポリビニルアルコール系樹脂(B)1〜30重量%及び/又はシランカップリング剤(C)0.01〜5.0重量%を配合してなることを特徴とする前記[1]の樹脂組成物。
[3]熱伝導性フィラー(D)が、絶縁性フィラーであることを特徴とする前記[1]又は[2]に記載の樹脂組成物。
[4]熱伝導性フィラー(D)100vol%のうち、60vol%以上がモース硬度4以下であることを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[5]熱伝導性フィラー(D)100vol%のうち、60vol%以上が真比重3以下であることを特徴とする前記[1]〜[4]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[6]前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のハードセグメント(a1)が、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート単位と、イソフタル酸及び/又はジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンイソフタレート単位とからなることを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[7]前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のハードセグメント(a1)が、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートとイソフタル酸及び/又はジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート/イソフタレート単位からなることを特徴とする前記[1]〜[6]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[8]前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のソフトセグメント(a2)が、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール単位を主たる構成成分とするものであることを特徴とする前記[1]〜[7]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[9]ポリビニルアルコール系樹脂(B)が、ポリビニルブチラール樹脂及び/又はポリビニルアセタール樹脂であることを特徴とする前記[1]〜[8]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[10]前記シランカップリング剤(C)が、エポキシ系シランカップリング剤であることを特徴とする前記[1]〜[9]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[11]熱可塑性エラストマー樹脂組成物100体積%に対し、酸化防止剤(E)が0.01〜5.0体積%配合されていることを特徴とする前記[1]〜[10]のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
[12]前記[1]〜[11]のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー樹脂組成物を、異種材料からなる成形体の複合材として使用されていることを特徴とする複合成形体。
[13]前記[1]〜[11]のいずれか1項に記載の熱可塑性エラストマー樹脂組成物を、異種材料と熱融着する工程を有することを特徴とする複合成形体の製造方法。
本発明によれば、以下に説明するとおり、異種材料との接合において高い接合力を有し、射出成形等の成形加工性及び機械的性質に優れ、熱伝導率が高い熱可塑性エラストマー樹脂組成物を得ることができる。また、本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、金属と熱融着でき、シリコーン樹脂のように、接着剤の塗布等の表面処理が不要であるため、工業的に有利に製造できる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物は、主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とし、ショアーD硬度が53D以下のポリエステルブロック共重合体組成物(X)30〜85体積%と、熱伝導性フィラー(D)15〜70体積%からなることを特徴とする。
本発明に用いられるポリエステルブロック共重合体組成物(X)は、主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とするポリエステルブロック共重合体(A)のみからなるものであってもよく、前記ポリエステルブロック共重合体(A)に加えて、ポリビニルアルコール系樹脂(B)及び/又はシランカップリング剤(C)を配合しているものであってもよい。
前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のショアーD硬度は、電子部品材料と接合した場合の接触抵抗等を考慮して、通常53D以下であり、好ましくは50D以下である。53Dを超えると、電子部品材料と接合した場合に接触抵抗が大きくなる等の点で、実用的ではない。前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のショアーD硬度が上記範囲内であることにより、得られる熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物は、射出成形等の成形加工性にも優れる。ここで、上記のショアーD硬度とは、材料を射出成形法又はプレス成形法にて厚さ2mmのシート状に成形し、厚さ6mm以上に重ね合わせ、JIS K7215:2007に準じ、デュロメータD硬さを測定した硬度を意味し、例えば、ASKER CL−150(高分子計器社製)を用いて測定することができる。
本発明の熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物において、前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)の配合量は、通常30〜85体積%であり、好ましくは32〜83体積%であり、特に好ましくは35〜80体積%である。ポリエステルブロック共重合体組成物(X)の配合量が、30体積%未満の場合及び85体積%を超える場合、硬度、引張破断強さ、引張10%歪応力、引張破断伸びのいずれか又は全てが劣るおそれがあり、熱伝導率や各種接合力も低くなるため、好ましくない。
本発明に用いられるポリエステルブロック共重合体(A)とは、主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とするポリエステルブロック共重合体であり、ハードセグメント(a1)は、主として芳香族ジカルボン酸又はそのエステル形成性誘導体と、ジオール又はそのエステル形成性誘導体から形成されるポリエステルである。
前記芳香族ジカルボン酸としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸、及び3−スルホイソフタル酸ナトリウム等が挙げられる。本発明において、前記芳香族ジカルボン酸を主として用いるが、芳香族ジカルボン酸の一部を、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、シクロペンタンジカルボン酸、4,4’−ジシクロヘキシルジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸、及びアジピン酸、コハク酸、シュウ酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸に置換してもよい。ジカルボン酸のエステル形成性誘導体、例えば低級アルキルエステル、アリールエステル、炭酸エステル、及び酸ハロゲン化物等ももちろん同等に用い得る。
本発明においては、上記酸成分を2種以上用いることが好ましく、例えば、テレフタル酸とイソフタル酸、テレフタル酸とドデカンジオン酸、テレフタル酸とダイマー酸等の組み合わせが挙げられる。酸成分を2種以上使用することで、ハードセグメントの結晶化度を下げることができ、柔軟性を付与することも可能で、かつ他の熱可塑性樹脂との熱接着性も向上する。
次に、ジオールの具体例としては、分子量400以下のジオール、例えば、1,4−ブタンジオール、エチレングリコール、トリメチレングリコール、ペンタメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール等の脂肪族ジオール、1,1−シクロヘキサンジメタノール、1,4−ジシクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール等の脂環族ジオール、及びキシリレングリコール、ビス(p−ヒドロキシ)ジフェニル、ビス(p−ヒドロキシ)ジフェニルプロパン、2,2’−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]プロパン、ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]スルホン、1,1−ビス[4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル]シクロヘキサン、4,4’−ジヒドロキシ−p−ターフェニル,4,4’−ジヒドロキシ−p−クオーターフェニル等の芳香族ジオールが好ましく、かかるジオールは、エステル形成性誘導体、例えば、アセチル体、及びアルカリ金属塩等の形でも用い得る。これらのジカルボン酸、その誘導体、ジオール成分及びその誘導体は、2種以上併用してもよい。
かかるハードセグメント(a1)の好ましい例は、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート単位と、イソフタル酸及び/又はジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンイソフタレート単位からなるもの、及びその両者の共重合体が好ましく用いられ、特に好ましくは、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートとイソフタル酸及び/又はジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート/イソフタレート単位からなるものが使用される。
本発明に用いられるポリエステルブロック共重合体(A)のソフトセグメント(a2)は、脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステルである。脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体グリコール等が挙げられる。また、脂肪族ポリエステルの具体例としては、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が挙げられる。これらの脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステルのうち、得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性から、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体グリコール、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペート等が好ましく、これらの中でも、特にポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、及び、チレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体グリコールが好ましい。また、これらのソフトセグメントの数平均分子量としては、共重合された状態において300〜6000程度であることが好ましい。
本発明に用いられるポリエステルブロック共重合体(A)のソフトセグメント(a2)の共重合量は、通常20〜95重量%であり、好ましくは25〜90重量%であり、このように(a1)と(a2)の共重合比を設定することができる。
本発明に用いられるポリエステルブロック共重合体(A)は、公知の方法で製造することができ、特に限定されない。この製造方法の具体例としては、例えば、ジカルボン酸の低級アルコールジエステル、過剰量の低分子量グリコール、及び低融点重合体セグメント成分を、触媒の存在下、エステル交換反応せしめ、得られる反応生成物を重縮合する方法;ジカルボン酸と過剰量のグリコール及び低融点重合体セグメント成分を、触媒の存在下、エステル化反応せしめ、得られる反応生成物を重縮合する方法等のいずれの方法をとってもよい。
本発明に用いられるポリエステルブロック共重合体(A)は、市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、東レ・デュポン(株)製 ハイトレル3046(ショアーD硬度:27D)、東レ・デュポン(株)製 ハイトレル4057N(ショアーD硬度:40D)、東レ・デュポン(株)製 ハイトレル4767N(ショアーD硬度:47D)等が挙げられる。
前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)が前記ポリエステルブロック共重合体(A)に加えて、ポリビニルアルコール系樹脂(B)及び/又はシランカップリング剤(C)を配合している場合、前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)を100重量%として、通常65〜98.99重量%であり、好ましくは69〜96.95重量%であり、特に好ましくは75〜96.9重量%である。
本発明に用いられるポリビニルアルコール系樹脂(B)としては、特に限定されないが、好ましくはポリビニルブチラール樹脂やポリビニルアセタール樹脂が好適に使用される。市販品を用いることができる。ポリビニルアルコール系樹脂(B)市販品としては、例えば、積水化学工業(株)製エスフレックスBL−1、BX−L、BM−S、KS−3等、電気化学工業(株)製3000−1、3000−2、3000−4、4000−2等があり、これらに限定されない。
本発明のポリビニルアルコール系樹脂(B)の配合量は、前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)を100重量%として、通常1〜30重量%であり、好ましくは3〜20重量%である。ポリビニルアルコール系樹脂(B)の配合量が1重量%未満では、接合強度が低く、30重量%を超えると得られる熱可塑性エラストマー樹脂組成物の機械強度が低く、成形加工性が劣るため、好ましくない。
本発明に用いられるシランカップリング剤(C)としては、特に限定されないが、好ましくは、1分子中にアミノ基、エポキシ基、ビニル基、アリル基、メタクリル基、スルフィド基等を有するものであり、なかでも、エポキシ基を有するシランカップリング剤が好適に使用される。シランカップリング剤(C)の具体例としては、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルジメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)ジスルフィド、ビス(3−(トリエトキシシリル)プロピル)テトラスルフィド、ビニルトリアセトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アクリイルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン等があり、好ましくは、エポキシ基含有化合物であり、これらは1種単独又は2種以上併用して使用することができる。
本発明のシランカップリング剤(C)の配合量は、前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)を100重量%として、通常0.01〜5.0重量%であり、好ましくは0.05〜3.0重量%であり、さらに好ましくは0.1〜1.5重量%である。シランカップリング剤(C)の配合量が0.01重量%未満では、接合強度や引張破断伸びが低く、又は5重量%を超えると、ブルーミングを生じたり、熱安定性が低下したりするため、好ましくない。シランカップリング剤を用いることで、引張破断伸び等の機械的性質をさらに向上させ、異種材料との接合力をさらに向上させることができる。
本発明のシランカップリング剤(C)としては、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、東レ・ダウコーニング(株)製 Z−6040、Z−6043(いずれもエポキシ基含有化合物)等が挙げられる。
本発明に用いられる熱伝導性フィラー(D)としては、例えば、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、ケイ酸マグネシウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミナ化合物、チタン酸カルシウム等が挙げられる。アルミナ化合物としては、アルミナ、カオリン、クレー、マイカ、ホウ酸アルミニウム、バーミキュライト等が挙げられる。これらのうち、電子部品材料の用途を考慮した場合、絶縁性フィラー(例えば、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、アルミナ化合物等)が特に好ましい。熱伝導性フィラー(D)は、1種単独で又は2種類以上併用して使用することもできる。
さらに、得られる熱可塑性エラストマー樹脂組成物の柔軟性の面から、熱伝導性フィラー(D)のモース硬度は、特に限定されないが、好ましくは4以下であり、より好ましくは3以下であり、さらに好ましくは2以下である。前記範囲のモース硬度を有する熱伝導性フィラーとして、具体的には、窒化ホウ素、ケイ酸マグネシウムが挙げられる。モース硬度は公知の方法で測定できる。また、得られる熱可塑性エラストマー樹脂組成物の軽量化の面から熱伝導率フィラー(D)の真比重は、特に限定されないが、好ましくは4以下であり、より好ましくは3以下である。前記範囲の真比重を有する熱伝導性フィラーとして、具体的にはケイ酸マグネシウムが挙げられる。真比重は公知の液相置換法(ピクノメーター法)で測定できる。
また、2種類以上の熱伝導性フィラーを併用する場合、柔軟で軽量な樹脂組成物が得られるため、全熱伝導性フィラー(D)100vol%のうち、モース硬度が前記範囲(好ましくは4以下であり、より好ましくは3以下、さらに好ましくは2以下)の熱伝導性フィラーを60vol%以上含むことが好ましく、80vol%以上含むことがより好ましく、95vol%以上含むことがさらに好ましい。
熱伝導性フィラー(D)の平均粒子径は、特に限定されず、通常0.5〜90μm程度であり、熱伝導率に優れる点から、好ましくは1〜80μm、さらに好ましくは1〜60μm程度である。
本発明に用いられる熱伝導性フィラー(D)としては、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、RF−10C(商品名;酸化マグネシウム;宇部マテリアルズ(株)製)、RF−30(商品名;酸化マグネシウム;宇部マテリアルズ(株)製)、RF−50(商品名;酸化マグネシウム;宇部マテリアルズ(株)製)、RF−70C(商品名;酸化マグネシウム;宇部マテリアルズ(株)製)、前記宇部マテリアルズ(株)製のフィラーにおいて、「RF−」の後ろの数字は、宇部マテリアルズ(株)が公表する平均粒子径を表す。DAW−45(商品名;アルミナ;電気化学工業(株)製)、DAW−05(商品名;アルミナ;電気化学工業(株)製)、前記電気化学工業(株)製のフィラーにおいて、「DAW−」の後ろの数字は、電気化学工業(株)が公表する平均粒子径を表す。DAW−クラウンタルク DR(商品名;松村産業(株)製)、クラウンタルク PP(商品名;松村産業(株)製)等が挙げられる。
本発明の熱伝導性フィラー(D)の配合量は、通常15〜70体積%であり、好ましくは、20〜68体積%であり、特に好ましくは25〜65体積%である。熱伝導性フィラー(D)の配合量が、15体積%未満では、ポリエステルブロック共重合体組成物(X)と組み合わせても、十分な熱伝導率を得られないおそれがあり、70体積%を超えると、成形工程で、押出機を用いた溶融混練の際に吐出ができずペレットを得ることができないため、好ましくない。
さらに、本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、必要に応じて、酸化防止剤(E)を含んでいてもよい。本発明に用いられる酸化防止剤(E)としては、例えば、芳香族アミン系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、リン系酸化防止剤等が挙げられ、なかでも、芳香族アミン系酸化防止剤が好適に使用される。これらは、1種単独、又は2種以上を使用することができる。
芳香族アミン系酸化防止剤の具体例としては、フェニルナフチルアミン、4,4’−ジメトキシジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、及び4−イソプロポキシジフェニルアミン等が挙げられるが、これらのなかでも、ジフェニルアミン系化合物が好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤の具体例としては、2,4’−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ヒドロキシメチル−2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,5−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、4,4’−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−4−メチル−6−t−ブチルフェノール、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−メチレン−ビス(6−t−ブチル−o−クレゾール)、4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−3メチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルベンジル)スルフィド、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−o−クレゾール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ビス(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルベンジル)−4−メチルフェノール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸のジエチルエステル、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ(α−メチルシクロヘキシル)−5,5’−ジメチル−ジフェニルメタン、α−オクタデジル−ジ(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、6−(ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビス−(オクチル−チオ)−1,3,5−トリアジン、ヘキサメチレングリコール−ビス[β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオネート]、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド)、2,2−チオ[ジエチル−ビス−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸のジオクタデシルエステル、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス[β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオニル−オキシエチル]イソシアヌレート等が挙げられる。これらの中でも特に、テトラキス[メチレン−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンのような分子量が500以上のものが好ましい。
イオウ系酸化防止剤としては、チオエーテル系化合物、ジチオ酸塩系化合物、メルカプトベンズイミダゾール系化合物、チオカルバニリド系化合物、チオジプロピオンエステル系化合物等のイオウを含む化合物が挙げられる。これらの中でも、特にチオジプロピオンエステル系化合物が好ましい。
リン系酸化防止剤としては、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸誘導体、フェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、ジアルキルビスフェノールAジホスファイト等のリンを含む化合物が挙げられる。これらの中でも、分子中にリン原子とともにイオウ原子も有する化合物、分子中に2つ以上のリン原子を有する化合物が好ましい。
これらの酸化防止剤の合計配合量は、樹脂組成物の改良効果が十分に得られ、かつ同時に金属と接する際には銅害を防止する効果が得られること、ブルーミングを生じさせないこと、熱可塑性エラストマー樹脂組成物の機械的強度を低下させないことを目的として、通常0.01〜5.0体積%であり、好ましくは0.05〜3.0体積%であり、さらに好ましくは0.1〜1.5体積%である。
さらに、本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で種々の添加剤を添加することができる。添加剤としては、例えば、公知の結晶核剤や滑剤等の成形助剤、紫外線吸収剤やヒンダートアミン系化合物である耐光剤、耐加水分解改良剤、顔料、染料等の着色剤、帯電防止剤、導電剤、難燃剤、補強剤、充填剤、可塑剤、離型剤等を任意に含有することができる。
本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、ポリエステルブロック共重合体組成物(X)、熱伝導性フィラー(D)を配合した原料を、スクリュー型押出機に供給し、溶融混練する方法等を適宜採用することができる。前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)が、ポリエステルブロック共重合体(A)、ポリビニルアルコール系樹脂(B)及びシランカップリング剤(C)を配合してなる場合、例えば、ポリエステルブロック共重合体(A)、ポリビニルアルコール系樹脂(B)、シランカップリング剤(C)、熱伝導性フィラー(D)及び酸化防止剤(E)を配合した原料を、スクリュー型押出機に供給し、溶融混練する方法等を適宜採用することができる。溶融混練の温度は、特に限定されないが、例えば、200℃以上に加熱するのが好ましい。
本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、射出成形、押出成形等の各種方法により成形加工することができる。
本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、異種材料からなる成形体を接合するため接合材として好ましく使用することができる。前記異種材料としては、金属、ガラス、セラミックス、樹脂(例えば、PPS等)等が挙げられ、本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物を、前記各種異種材料と熱融着することによって、複合成形体を製造することができる。シリコーン樹脂のように、異種材料と接合する際に、接着剤の塗布等の表面処理が不要であり、本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、前記した各種異種材料と熱融着で接合できる点で、異種材料との複合成形体の製造において、工業的に有利である。熱融着する工程での加熱温度は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で適宜変更することができる。
成形体の接合方法としては、本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物を溶融する方法であれば、特に限定されず、例えば、レーザー光を照射する方法、熱板にて加熱する方法、高周波を使用する方法、金属等の成形体自体を加熱し、熱可塑性エラストマー樹脂組成物を溶融させる方法、射出成形機や押出成形機から溶融した熱可塑性エラストマー樹脂組成物を吐出し、2色成形等の方法で接合する方法等を選択することができる。
本発明は、本発明の効果を奏する限り、本発明の技術的範囲内において、上記の構成を種々組み合わせた態様を含む。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
また、以下の実施例における熱可塑性エラストマー樹脂組成物の硬度、引張破断強さ、引張破断伸び、各種材質との接合力の評価は、次の方法により行った。
[硬度]
90℃で3時間以上熱風乾燥したペレットを、射出成形機(日精樹脂工業製 NEX−1000)を用いて、シリンダー温度210〜240℃(使用した組成物の融点に従い適宜変更)と金型温度50℃の成形条件で、120×75×2mm厚角板を成形し、角板を3枚重ねた後、JIS K 7215:1986のDタイプに従って測定した。
[引張破断強さ、引張破断伸び]
90℃で3時間以上熱風乾燥したペレットを、射出成形機(日精樹脂工業製 NEX−1000)を用いて、シリンダー温度210〜240℃(使用した組成物の融点に従い適宜変更)と金型温度50℃の成形条件で、JIS K7113 2号ダンベル試験片を成形し、JIS K7113:1995に従って測定した。
[熱伝導率]
90℃で3時間以上熱風乾燥したペレットを、射出成形機(日精樹脂工業製 NEX−1000)を用いて、シリンダー温度210〜240℃(使用した組成物の融点に従い適宜変更)と金型温度50℃の成形条件で、120X75X2mm厚角板を成形し、その角板から樹脂の流れ方向3mm、流れと垂直方向20mmとなる試験片を10本切り出し高さが3mm、横と縦が20mmの平板になるように束ねて試験片を作成。定常法熱伝導率計(アルバック理工製GH−1S)を用いASTM E1530に準拠した方法で、高さ3mm方向の熱伝導率を測定した。高さ3mm方向は射出成形品で表面方向の熱伝導率に対応する。
[PBT樹脂との2色射出成形による接合力]
ガラス30%含有PBT樹脂(東レ(株)製“トレコン”1101G30)を、シリンダー温度250℃に設定したインラインスクリュー型射出成形機を用いて、60℃の金型温度(金型キャビティ表面)において、長さ65mm×幅10mm×肉厚2.0mmの板状成形体を得る。シリンダー温度210〜240℃(使用した組成物の融点に従い適宜変更)、金型温度50℃に設定した成形機の金型キャビティ内にガラス30%含有PBT樹脂の板状成形体をセットし、板状成形体の長さ方向に10mm重ね合わせた状態で、熱可塑性エラストマー樹脂組成物を射出成形し、長さ65mm×幅10mm×肉厚2.0mmの熱可塑性エラストマー樹脂組成物が、ガラス30%含有PBT樹脂と10mm×10mmの面積で接合された成形体を得る。その後、ガラス30%含有PBT樹脂成形体と、熱可塑性エラストマー樹脂組成物成形体の端を引張試験機のチャックにはさみ、50mm/分の歪み速度で引張り、接合面の引張剪断によって剥がれる力を測定する。引張剪断によって剥がれ力を接合面積の10mmで割り算した値を接合力として算出した。また、各接合試験片については耐久性試験80℃×95%RH×120hの湿熱処理を施した後にも、同様の方法で引張剪断による接合力を測定した。
[金属材料との熱プレスによる接合力]
異種材料として、長さ60mm×幅10mm×肉厚1.5mmの各種金属を、下側210〜240℃(使用した組成物の融点に従い適宜変更)、上側60℃に設定した熱プレスの下側に配置し、1分間放置する。その後、縦横10mm×肉厚0.2mmにプレスした熱可塑性エラストマー樹脂組成物シートを、金属板材の上に配置し、さらに10mm重ね合わせるように同じ金属板材を配置する。その後、1MPaの加重で30秒間プレスし、熱可塑性エラストマー樹脂組成物を溶融させて金属に接合させる。その後、2枚の金属板材からなる接合体を、上側と下側を40℃に設定したプレスにて、1MPa×30秒間プレスして熱可塑性エラストマー樹脂組成物を固化させることにより、2枚の金属板材が10mmの面積で重ね合わせられた引張剪断試験片を得る。その後、引張剪断試験片の両端を引張試験機のチャックにはさみ、50mm/分の歪み速度で引張り接合面の引張剪断によって剥がれる力を測定する。引張剪断によって剥がれ力を接合面積の10mmで割り算した値を接合力として算出した。また、各接合試験片については耐久性試験80℃×95%RH×120hの湿熱処理を施した後にも、同様の方法で引張剪断による接合力を測定した。
使用材料の詳細は、以下の通りである。
[ポリエステルブロック共重合体組成物(X)]
X−1:東レ・デュポン(株)製 ハイトレル3046(ペレットを80℃で5時間乾燥後、200℃に設定したインラインシュクリュー型射出成形機(日精樹脂工業製NEX−1000)を用いて、50℃の金型温度(金型キャビティ表面)において縦120mm×横70mm×厚み2mmの角板成形品を射出成形した。得られた成形品を3枚重ね合わせた後、JIS K7215:2007に従って測定したショアーD硬度は27D)
X−2:東レ・デュポン(株)製 ハイトレル4057N(ペレットを80℃で5時間乾燥後、210℃に設定したインラインシュクリュー型射出成形機(日精樹脂工業製NEX−1000)を用いて、50℃の金型温度(金型キャビティ表面)において縦120mm×横70mm×厚み2mmの角板成形品を射出成形した。得られた成形品を3枚重ね合わせた後、JIS K7215:2007に従って測定したショアーD硬度は40D)
X−3:東レ・デュポン(株)製 ハイトレル5557(ペレットを80℃で5時間乾燥後、230℃に設定したインラインシュクリュー型射出成形機(日精樹脂工業製NEX−1000)を用いて、50℃の金型温度(金型キャビティ表面)において縦120mm×横70mm×厚み2mmの角板成形品を射出成形した。得られた成形品を3枚重ね合わせた後、JIS K7215:2007に従って測定したショアーD硬度は55D)
X−4:ハイトレル4057Nが89.5重量%、エスレックBL−1が10重量%、Z−6040が0.5重量%を、ドライブレンドし、45mmφのスクリューを有する2軸押出機を用いて210℃の温度設定で溶融混練した後ペレット化した。このペレットを80℃で5時間乾燥した後、210℃に設定したインラインシュクリュー型射出成形機(日精樹脂工業製NEX−1000)を用いて、50℃の金型温度(金型キャビティ表面)において縦120mm×横70mm×厚み2mmの角板成形品を射出成形した。得られた成形品を3枚重ね合わせた後、JIS K7215:2007に従って測定したショアーD硬度は40D)
X−5:ハイトレル4057Nが84重量%、エスレックBL−1が15重量%、Z−6040が1重量%を、ドライブレンドし、45mmφのスクリューを有する2軸押出機を用いて210℃の温度設定で溶融混練した後ペレット化した。このペレットを80℃で5時間乾燥した後、210℃に設定したインラインシュクリュー型射出成形機(日精樹脂工業製NEX−1000)を用いて、50℃の金型温度(金型キャビティ表面)において縦120mm×横70mm×厚み2mmの角板成形品を射出成形した。得られた成形品を3枚重ね合わせた後、JIS K7215:2007に従って測定したショアーD硬度は39D)
X−6:ハイトレル5557が89.5重量%、エスレックBL−1が10重量%、Z−6040が0.5重量%を、ドライブレンドし、45mmφのスクリューを有する2軸押出機を用いて230℃の温度設定で溶融混練した後ペレット化した。このペレットを80℃で5時間乾燥した後、230℃に設定したインラインシュクリュー型射出成形機(日精樹脂工業製NEX−1000)を用いて、50℃の金型温度(金型キャビティ表面)において縦120mm×横70mm×厚み2mmの角板成形品を射出成形した。得られた成形品を3枚重ね合わせた後、JIS K7215:2007に従って測定したショアーD硬度は54D)
[ポリエステルブロック共重合体(A)]
A−1:東レ・デュポン(株)製 ハイトレル3046(ショアーD硬度:27D)
A−2:東レ・デュポン(株)製 ハイトレル4057N(ショアーD硬度:40D)
A−3:東レ・デュポン(株)製 ハイトレル5557(ショアーD硬度:55D)
[ポリビニルアルコール系樹脂(B)]
B−1:積水化学工業(株)製 ポリビニルブチラール エスレックBL−1
[シランカップリング剤(C)]
C−1:東レ・ダウコーニング(株)製 Z−6040(エポキシ基含有化合物)
[熱伝導性フィラー(D)]
D−1:宇部マテリアルズ(株)製 酸化マグネシウム RF−50 モース硬度4、真比重3.65
D−2:宇部マテリアルズ(株)製 酸化マグネシウム RF−10C モース硬度4、真比重3.65
D−3:電気化学工業(株)製 アルミナ DAW−45 モース硬度9、真比重3.9
D−4:電気化学工業(株)製 アルミナ DAW−05 モース硬度9、真比重3.9
D−5:松村産業(株)製 ケイ酸マグネシウム クラウンタルク DR モース硬度1、真比重2.7
D−6:松村産業(株)製 ケイ酸マグネシウム クラウンタルク PP モース硬度1、真比重2.7
[酸化防止剤(E)]
E−1:白石カルシウム(株)製 ナウガード445(芳香族アミン系酸化防止剤)
[実施例1〜9、比較例1〜9]
ポリエステルブロック共重合体組成物(X)、熱伝導性フィラー(D)及び酸化防止剤(E)を、表1、表2に示す配合比率でドライブレンドし、45mmφのスクリューを有する2軸押出機を用いて、220℃の温度設定で、溶融混練したのち、ペレット化した。このペレットを80℃で5時間乾燥した後、各種特性値の測定試験を行った。測定結果を表1、2に示す。
Figure 0006009535
Figure 0006009535
表1、2の結果から明らかなように、実施例の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、高い熱伝導率を示し、硬度、引張破断強さ、引張10%歪応力、引張破断伸びに優れ、PBT樹脂との2色成形における接合力、各種金属の熱プレスにおける接合力、及び各々の80℃95%RH×120h処理後の接合力においても高い値を示した。また、ケイ酸マグネシウムを使用した実施例1、2、7、8は比重も低くなっており、本発明の樹脂組成物を電子部品材料等として用いた場合、該部品の軽量化にも有効である。
一方、本発明に含まれない比較例1〜9の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、本発明の樹脂組成物に比較して、硬度、引張破断強さ、引張10%歪応力、引張破断伸びのいずれか又は全てが劣っているか、各種接合力が低くなっており、ポリビニルアルコール系樹脂、シランカップリング剤を含まない組成物では、全体的に湿熱処理後の接合力が低い傾向にあった。
尚、熱伝導フィラー(D)の配合量が規定範囲を超えた比較例9は、2軸押出機を用いた溶融混練の際に吐出ができずペレットを得ることができなかった。
本発明の熱可塑性エラストマー樹脂組成物は、上記した通り、成形体として十分な強度と高い熱伝導率を有し、成形加工性及び機械的性質に優れ、各種異種材料と高い接合力を有することから、自動車部品、電機機器、工業用品等の異種材料との接合における接合材として好適に使用することができ。また、接合方法としては、接合したい異種材料に特別な処理を施すことがなく、熱可塑性エラストマー樹脂組成物を溶融することで接合することができるため、極めて効率的であり、工業的に有利である。

Claims (9)

  1. 主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とし、ショアーD硬度が53D以下のポリエステルブロック共重合体組成物(X)30〜85体積%と、熱伝導性フィラー(D)15〜70体積%からなる熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物であって、熱伝導性フィラー(D)がケイ酸マグネシウムを含むことを特徴とする熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂組成物。
  2. 前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)が、(i)主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とするポリエステルブロック共重合体(A)のみからなる、又は(ii)主として結晶性芳香族ポリエステル単位からなるハードセグメント(a1)と、主として脂肪族ポリエーテル単位及び/又は脂肪族ポリエステル単位からなるソフトセグメント(a2)とを主たる構成成分とするポリエステルブロック共重合体(A)、ポリビニルアルコール系樹脂(B)及び/又はシランカップリング剤(C)を配合してなり、前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)を100重量%として、ポリビニルアルコール系樹脂(B)1〜30重量%及び/又はシランカップリング剤(C)0.01〜5.0重量%を配合してなることを特徴とする請求項1記載の樹脂組成物。
  3. 熱伝導性フィラー(D)100vol%のうち、60vol%以上がモース硬度4以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  4. 前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のハードセグメント(a1)が、テレフタル酸及び/又はジメチルテレフタレートとイソフタル酸及び/又はジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート/イソフタレート単位からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  5. 前記ポリエステルブロック共重合体組成物(X)のソフトセグメント(a2)が、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール単位を主たる構成成分とするものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
  6. ポリビニルアルコール系樹脂(B)が、ポリビニルブチラール樹脂及び/又はポリビニルアセタール樹脂であることを特徴とする請求項2記載の樹脂組成物。
  7. 前記シランカップリング剤(C)が、エポキシ系シランカップリング剤であることを特徴とする請求項2記載の樹脂組成物。
  8. 請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー樹脂組成物を、異種材料からなる成形体の複合材として使用されていることを特徴とする複合成形体。
  9. 請求項1又は2に記載の熱可塑性エラストマー樹脂組成物を、異種材料と熱融着する工程を有することを特徴とする複合成形体の製造方法。
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