JP6288142B2 - 分散径の調整方法及び熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
例えば、相容性を有する複数種の原料樹脂が均一に混合し、単相(均一に混合された単一相)の樹脂組成物を得ることが検討された。
更に、相溶性の乏しい複数種の原料樹脂を混合し、複相(連続相と分散相など)の樹脂組成物を得た場合であっても、原料樹脂を超える相乗的特性を有する樹脂組成物が得られる場合があることが知られている。このような技術のなかでも、相溶性の乏しい原料樹脂としてポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂とを利用する技術として、下記特許文献1〜4が知られている。
更に、複相構造を有する樹脂組成物内における分散粒をより小さくすることによって、即ち、より均一に混合することによって、特性向上を図る技術が知られている。このような技術としては、下記特許文献5が知られている。
しかしながら、特許文献5の技術は、所定のスクリュー形状及びスクリュー構成を有するL/D0が50以上の大型の二軸押出機を利用して樹脂組成物を得るものである(段落[0050]、[0120]〜[0123]等)。更に、この二軸押出機においてスクリュー回転数及び滞留時間は、所定範囲に収めるようにコントロールする(段落[0120]〜[0123])必要がある。このように、複相構造における分散径を小さくするために、高いシェアを掛け得る特殊な二軸押出機が必要であり、更に、高度な制御が必要となる。
請求項1に記載の分散径の調整方法は、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、を配合してなり、
前記ポリオレフィン樹脂が連続相をなし、前記ポリアミド樹脂が前記連続相内に分散された分散相をなす、熱可塑性樹脂組成物において、前記分散相の分散径を調整する方法であって、
前記相容化剤として、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する重合体を用い、
前記ポリオレフィン樹脂及び前記ポリアミド樹脂の合計量に対する前記重合体の配合量を変化させて、前記分散相の分散径を調整することを要旨とする。
請求項2に記載の分散径の調整方法は、請求項1に記載の分散径の調整方法において、前記分散相は、前記分散相内に分散された微分散相を有することを要旨とする。
請求項3に記載の分散径の調整方法は、請求項1又は2に記載の分散径の調整方法において、前記相容化剤は、オレフィン系熱可塑性エラストマーであることを要旨とする。
請求項4に記載の分散径の調整方法は、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の分散径の調整方法において、前記反応性基は、酸無水物基及びカルボキシル基のうちの少なくとも一方であることを要旨とする。
請求項5に記載の分散径の調整方法は、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の分散径の調整方法において、前記ポリオレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂、及び、前記相容化剤のうち、前記ポリアミド樹脂及び前記相容化剤を溶融混練した溶融混練物を、前記ポリオレフィン樹脂と更に溶融混練して前記熱可塑性樹脂組成物とする工程を備えることを要旨とする。
請求項6に記載の熱可塑性樹脂組成物は、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する相容化剤と、を配合してなり、
前記ポリオレフィン樹脂が連続相をなし、前記ポリアミド樹脂が前記連続相内に分散された分散相をなす、熱可塑性樹脂組成物において、
前記分散相は、前記分散相内に分散された微分散相を有し、
前記相容化剤は、オレフィン系エラストマー又はスチレン系エラストマーであり、
前記反応性基は、酸無水物基及びカルボキシル基のうちの少なくとも一方であり、
前記ポリオレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂、及び、前記相容化剤の合計を100質量%とした場合に、前記相容化剤が14質量%以上38質量%以下であり、
前記分散相が10μm四方に100個以上450個以下あることを要旨とする。
請求項7に記載の熱可塑性樹脂組成物は、請求項6に記載の熱可塑性樹脂組成物において、前記分散相の分散径が、1300nm以下あることを要旨とする。
請求項8に記載の熱可塑性樹脂組成物は、請求項6又は7に記載の熱可塑性樹脂組成物において、シャルピー衝撃強度が10.6kJ/m2以上85kJ/m2以下であることを要旨とする。
相容化剤がオレフィン系熱可塑性エラストマーである場合、また、相容化剤の反応性基が酸無水物基及びカルボキシル基のうちの少なくとも一方である場合には、各々優れた分散径の調節機能を発揮させることができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物によれば、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂とを用いた複相構造を有する熱可塑性樹脂組成物において、10μm四方に100個以上450個以下と極めて多い個数の分散相を有する熱可塑性樹脂組成物とすることができる。そして、これにより、耐衝撃性と高い曲げ弾性率とを高度に両立させることができる。
本発明の分散径の調整方法は、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、を配合してなる熱可塑性樹脂組成物であり、このうち、ポリオレフィン樹脂が連続相(1)をなし、ポリアミド樹脂がその連続相(1)内に分散された分散相(2)をなしている場合に、相容化剤として、ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する重合体を用いて、この重合体の配合量を変化させることによって、分散相の分散径を調整するものである(図1参照)。
そして、この熱可塑性樹脂粗成物では、ポリオレフィン樹脂が連続相(1)をなし、ポリアミド樹脂がその連続相(1)内に分散された分散相(2)をなしている(図1参照、符号2(a)、符号2(b)及び符号2(c)は、いずれも、分散相2である)。
分散相(2)は、その内部に更に分散された微分散相(3)を備えない分散相(2(a))であってもよいし、分散相(2)内に更に分散された微分散相(3)を備える分散相(2(b)及び2(c))であってもよい。
微分散相(3)を備える場合、微分散相(3)は、相容化剤又はその反応物により形成され得る。また、微分散相(3)を備える場合、分散相(2)は、分散相内連続相(4)を有することになる。
更に、分散相(2)は、界面相(5)を備えることができる。界面相(5)は、連続相(1)と分散相(2)との界面を厚く構成する部位である。界面相(5)は、例えば、相容化剤又はその反応物が、相界に集積されて形成され得る。但し、上述の微分散相(3)と界面相(5)とは、同じ組成であってもよく、異なる組成であってもよい。
即ち、ポリアミド樹脂と相容化剤とが反応する際に、混練が行われることで、ポリアミド樹脂の表面に、反応性基が付加され、相容化剤反応物が表面に結合されたポリアミド樹脂粒子が形成されると考えられる。そして、更なる混練によって、表面に相容化剤反応物が結合されたポリアミド樹脂粒子がせん断され、未反応のポリアミド樹脂の表面が現れる。すると、この未反応表面に対して、未反応相容化剤が、更に反応すると考えられる。このように相容化剤反応物が結合されたポリアミド樹脂粒子がせん断され、未反応のポリアミド樹脂の表面が現れ、この未反応表面に対して未反応相容化剤が反応することを繰り返すことで、より小さな、相容化剤反応物が結合されたポリアミド樹脂粒子を、高いシェアに頼らず安定して形成できるのではないかと考えらえる。
そして、上述の過程で供給され得る相容化剤量が少ないと、相容化剤反応物が結合されたポリアミド樹脂粒子は小さくなり難く、供給され得る相容化剤量が十分に多いと、相容化剤反応物が結合されたポリアミド樹脂粒子は小さくなり易いと考えられる。この相容化剤の配合等については、後述する。
このように、ポリオレフィン樹脂とは別に、ポリアミド樹脂及び相容化剤を溶融混練する工程を別途備える場合には、上述のように、相容化剤反応物が結合されたポリアミド樹脂粒子をせん断して、ポリアミド樹脂の未反応表面を形成させ易く、本調整方法による作用が発揮され易いからである。
(1)ポリオレフィン樹脂
ポリオレフィン樹脂は、オレフィンの単独重合体、及び/又は、オレフィンの共重合体である。
ポリオレフィン樹脂を構成するオレフィンは特に限定されないが、エチレン、プロピレン、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
即ち、ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ1−ブテン、ポリ1−ヘキセン、ポリ4−メチル−1−ペンテン等が挙げられる。これら重合体は1種のみで用いてもよく、2種以上を併用してもよい。即ち、ポリオレフィン樹脂は上記重合体の混合物であっても良い。
一方、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体を構成するは、他のオレフィンとしては、前述の各種オレフィン(但し、プロピレンを除く)が挙げられる。このうち、エチレン及び1−ブテン等が好ましい。即ち、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体が好ましい。
また、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、ランダム共重合体であってもよく、ブロック共重合体であってもよい。これらのうちでは、機械強度に優れるという観点からブロック共重合体が好ましい。とりわけ、他のオレフィンがエチレンであるプロピレン・エチレンブロック共重合体であることが好ましい。このプロピレン・エチレンブロック共重合体は、エチレンブロックを分散相として有するブロック共重合ポリプロピレンである。即ち、ホモポリプロピレンを連続相として、この連続相内にポリエチレンを含んだ分散相が存在するポリプロピレン樹脂である。このようなエチレンブロックを分散相として有するブロック共重合ポリプロピレンは、例えば、インパクトコポリマー、ポリプロピレンインパクトコポリマー、ヘテロファジックポリプロピレン、ヘテロファジックブロックポリプロピレン等とも称される。このブロック共重合ポリプロピレンは、機械強度に優れるという観点において好ましい。
尚、プロピレンと他のオレフィンとの共重合体は、全構成単位数のうちの50%以上がプロピレンに由来する単位である。
上記「ポリアミド樹脂」は、アミド結合(−NH−CO−)を介して複数の単量体が重合されてなる鎖状骨格を有する重合体である。
ポリアミド樹脂を構成する単量体としては、6−アミノカプロン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸、ε−カプロラクタム、ウンデカンラクタム、ω−ラウリルラクタムなどのラクタムなどが挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
植物由来ポリアミド樹脂としては、ポリアミド11(以下、単に「PA11」ともいう)、ポリアミド610(以下、単に「PA610」ともいう)、ポリアミド612(以下、単に「PA612」ともいう)、ポリアミド614(以下、単に「PA614」ともいう)、ポリアミド1010(以下、単に「PA1010」ともいう)、ポリアミド1012(以下、単に「PA1012」ともいう)、ポリアミド10T(以下、単に「PA10T」ともいう)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
PA610は、炭素原子数6である単量体と、炭素原子数10である単量体と、がアミド結合を介して結合された構造を有する。PA610には、単量体として、ヒマシ油を原料とするセバシン酸を用いることができる。炭素原子数6である単量体に由来する構成単位と、炭素原子数10である単量体に由来する構成単位とは、PA610内においてその合計が、全構成単位のうちの50%以上であることが好ましく、100%であってもよい。
PA1010は、炭素原子数10であるジアミンと、炭素原子数10であるジカルボン酸と、が共重合された構造を有する。PA1010には、単量体として、ヒマシ油を原料とする1,10−デカンジアミン(デカメチレンジアミン)及びセバシン酸を用いることができる。これらの炭素原子数10であるジアミンに由来する構成単位と、炭素原子数10であるジカルボン酸に由来する構成単位とは、PA1010内においてその合計が、全構成単位のうちの50%以上であることが好ましく、100%であってもよい。
PA10Tは、炭素原子数10であるジアミンと、テレフタル酸と、がアミド結合を介して結合された構造を有する。PA10Tには、単量体として、ヒマシ油を原料とする1,10−デカンジアミン(デカメチレンジアミン)を用いることができる。これらの炭素原子数10であるジアミンに由来する構成単位と、テレフタル酸に由来する構成単位とは、PA10T内においてその合計が、全構成単位のうちの50%以上であることが好ましく、100%であってもよい。
ポリアミド610は、吸水率、耐薬品性、及び衝撃強度の点ではPA11よりも劣るが、耐熱性(融点)及び剛性(強度)の観点において優れている。更には、ポリアミド6やポリアミド66と比べ、低吸水性で寸法安定性が良いため、ポリアミド6やポリアミド66の代替材として使用することができる。
ポリアミド1010は、PA11に比べて、耐熱性及び剛性の観点において優れている。更には、植物化度もPA11と同等であり、より耐久性の必要な部位に使用することができる。
ポリアミド10Tは、分子骨格に芳香環を含むため、ポリアミド1010に比べて、より融点が高く高剛性である。そのため、過酷環境下での使用(耐熱部位、強度入力部位)が可能である。
相容化剤は、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂との両成分に対する相容性を示すことができる成分であり、特に、本方法では、ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する重合体である。加えて、相容化剤は、エラストマーであることが好ましい。
反応性基としては、酸無水物基(−CO−O−OC−)、カルボキシル基(−COOH)、エポキシ基{−C2O(2つの炭素原子と1つの酸素原子とからなる三員環構造)}、オキサゾリン基(−C3H4NO)及びイソシアネート基(−NCO)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
従って、相容化剤としては、エラストマーの各種変性物(上記の反応性基を変性により導入した変性物)であることが好ましい。具体的には、エラストマーの酸変性物、エラストマーのエポキシ変性物、及び、エラストマーのオキサゾリン変性物等が挙げられる。これらのなかでも、エラストマーの酸変性物が好ましく、更には、酸無水物又はカルボン酸によるエラストマーの変性物であることがより好ましい。
この相容化剤は、分子の側鎖又は末端に、酸無水物基又はカルボキシル基を有するエラストマーであることが特に好ましい。酸変性量は特に限定されず、例えば、1分子の酸変性エラストマーに含まれる酸無水物基又はカルボキシル基の数は、1以上であることが好ましく、より好ましくは2以上50以下、更に好ましくは3以上30以下、特に好ましくは5以上20以下である。
上記相容化剤は、単独で、又は、2種以上の組合せで用いることができる。
このオレフィン骨格は、オレフィンを用いて得られた重合体を基本構造とするものである。オレフィンとしては、エチレン、プロピレン、及び炭素数4〜8のα−オレフィン等が挙げられる。このうち炭素数4〜8のα−オレフィンとしては、1−ブテン、3−メチル−1−ブテン、1−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン等が挙げられる。
オレフィン骨格は、これらのオレフィンのうちのいずれかの単独重合体であってもよいが、2種以上のオレフィンによる共重合体であることが好ましく、更には、オレフィン系熱可塑性エラストマーであることがより好ましい。オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体、及び、プロピレンと炭素数4〜8のα−オレフィンとの共重合体が挙げられる。
オレフィン骨格は、オレフィン以外の構成単位を含んでもよい。他の構成単位としては、スチレン系化合物や共役ジエン化合物による構成単位が挙げられる。
上記スチレン系化合物としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、p−t−ブチルスチレン等のアルキルスチレン、p−メトキシスチレン、ビニルナフタレン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
上記共役ジエン化合物としては、ブタジエン、イソプレン、ピペリレン、メチルペンタジエン、フェニルブタジエン、3,4−ジメチル−1,3−ヘキサジエン、4,5−ジエチル−1,3−オクタジエン等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
具体的には、無水マレイン酸、無水フタル酸、無水イタコン酸、無水コハク酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水シトラコン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ブテニル無水コハク酸等の酸無水物、及び、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル酸、シトラコン酸等のカルボン酸が挙げられる。これらは1種のみ用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらの化合物のうちでは、酸無水物が好ましく、無水マレイン酸、無水フタル酸及び無水イタコン酸がより好ましく、無水マレイン酸が特に好ましい。
本調製方法では、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び相容化剤以外に、他の熱可塑性樹脂等を併用することができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
他の熱可塑性樹脂としては、ポリエステル系樹脂(ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート、ポリ乳酸)等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂成分及び相容化剤の合計を100質量%とした場合に、相溶化剤の配合割合は特に限定されないが、1質量%以上60質量%以下の範囲で調整することが好ましい。1質量%未満及び60質量%を超えて調整することもできるが、1質量%以上60質量%以下の範囲では、特に分散径調整効果を得易い。即ち、この範囲では顕著な分散径の変化を生じさせることができる。具体的には、例えば、分散相(2)の長軸平均分散径を300nm以上3000nm以下の範囲で変化させることができる。長軸平均粒径は、通常、相容化剤の配合割合の増加に伴い小さく調整でき、相容化剤の配合割合の減少に伴い大きく調整できる。
尚、本明細書において、特にことわらない限り、「分散径」とは長軸平均分散径を意味している。
例えば、ポリオレフィン樹脂の配合割合は、2質量%以上90質量%以下とすることができる。この配合割合は、5質量%以上85質量%以下が好ましく、更に、10質量%以上83質量%以下が好ましく、更に、15質量%以上80質量%以下が好ましく、更に、20質量%以上78質量%以下が好ましく、更に、25質量%以上75質量%以下が好ましく、更に、30質量%以上73質量%以下が好ましく、更に、35質量%以上70質量%以下が好ましい。
一方、ポリアミド樹脂の配合割合は、1質量%以上75質量%以下とすることができる。この配合割合は、3質量%以上70質量%以下が好ましく、更に、5質量%以上65質量%以下が好ましく、更に、7質量%以上60質量%以下が好ましく、更に、10質量%以上57質量%以下が好ましく、更に、13質量%以上55質量%以下が好ましく、更に、15質量%以上50質量%以下が好ましく、更に、20質量%以上45質量%以下が好ましい。
また、第2溶融混練の混練温度は、190℃以上350℃以下が好ましく、200℃以上300℃以下がより好ましく、205℃以上260℃以下が更に好ましい。
尚、第1溶融混練によって得られる溶融混練物は、ペレット化等により固形化してもよいし、溶融状態又は軟化状態のまま、第2溶融混練に供されてもよい。
本調整方法によれば、分散径(2)を調整することができる。具体的には、相容化剤の配合割合の増加に伴い長軸平均粒径をより小さく調整でき、相容化剤の配合割合の減少に伴い長軸平均粒径をより大きく調整することができる。
例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂成分及び相容化剤の合計を100質量%とした場合に、相溶化剤の配合割合が1質量%以上60質量%以下の範囲<1>では、分散相(2)の長軸平均分散径を300nm以上3000nm以下の範囲で変化させることができる。更に、7質量%以上43質量%以下の範囲<2>では、分散相(2)の長軸平均分散径を450nm以上2000nm以下の範囲で変化させることができる。更に、12質量%以上33質量%以下の範囲<3>では、分散相(2)の長軸平均分散径を500nm以上1500nm以下の範囲で変化させることができる。更に、18質量%以上22質量%以下の範囲<4>では、分散相(2)の長軸平均分散径を550nm以上1100nm以下の範囲で変化させることができる。
即ち、上述のより好ましい範囲(<1>よりは<2>、<2>よりは<3>、<3>よりは<4>)において、より少ない相容化剤の配合割合の変化によって急峻に分散径を調整することができる。
上記の各測定に用いる画像としては、試験片の破断面を酸素プラズマエッチング処理し、その後、オスミウムコート処理を施し、この処理面を電界放出形走査型電子顕微鏡により拡大した画像が好ましい。
本調製方法では、上述のようにポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び相容化剤以外にも、他の成分を併用することができる。他の成分としては、造核剤、酸化防止剤、熱安定剤、耐候剤、光安定剤、可塑剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、顔料、染料、分散剤、銅害防止剤、中和剤、気泡防止剤、ウェルド強度改良剤、天然油、合成油、ワックス等が挙げられる。
上記熱安定剤としては、ヒンダードアミン系化合物等が挙げられる。
上記紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾエート系化合物等が挙げられる。
上記帯電防止剤としては、ノニオン系化合物、カチオン系化合物、アニオン系化合物等が挙げられる。
上記難燃剤としては、ハロゲン系化合物、リン系化合物(窒素含有リン酸塩化合物、リン酸エステル等)、窒素系化合物(グアニジン、トリアジン、メラミン又はこれらの誘導体等)、無機化合物(金属水酸化物等)、ホウ素系化合物、シリコーン系化合物、硫黄系化合物、赤リン系化合物等が挙げられる。
上記難燃助剤としては、アンチモン化合物、亜鉛化合物、ビスマス化合物、水酸化マグネシウム、粘土質珪酸塩等が挙げられる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する相容化剤と、を配合してなり、
前記ポリオレフィン樹脂が連続相をなし、前記ポリアミド樹脂が前記連続相内に分散された分散相をなす、熱可塑性樹脂組成物において、
前記分散相は、前記分散相内に分散された微分散相を有し、
前記相容化剤は、オレフィン系エラストマー又はスチレン系エラストマーであり、
前記反応性基は、酸無水物基及びカルボキシル基のうちの少なくとも一方であり、
前記ポリオレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂、及び、前記相容化剤の合計を100質量%とした場合に、前記相容化剤が14質量%以上38質量%以下であり、
前記分散相が10μm四方に100個以上450個以下あることを特徴とする。
尚、分散径の測定方法は、前述の本調整方法における場合と同様である。
ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂成分及び相容化剤の合計を100質量%とした場合のポリオレフィン樹脂の配合割合は、2質量%以上90質量%以下とすることができる。この配合割合は、5質量%以上85質量%以下が好ましく、更に、10質量%以上83質量%以下が好ましく、更に、15質量%以上80質量%以下が好ましく、更に、20質量%以上78質量%以下が好ましく、更に、25質量%以上75質量%以下が好ましく、更に、30質量%以上73質量%以下が好ましく、更に、35質量%以上70質量%以下が好ましい。
この範囲では、分散相をより小さく分散させることができる。更に、比重の大きなポリアミド樹脂の使用量を控えた熱可塑性樹脂組成物とすることができるため軽量化を図ることができる。同時に、本熱可塑性樹脂組成物を用いて得られる成形体の表面の艶を抑えて落ち着いた外観を得ることができ、優れた意匠性を発揮させ、直接視認される外装材や内装材への適用が可能となる。
ポリアミド樹脂の配合割合がこの範囲である場合、耐衝撃特性及び曲げ弾性率の両特性に優れた熱可塑性樹脂組成物とすることができる。
分散相の割合がこの範囲である場合、耐衝撃特性及び曲げ弾性率の両特性に優れた熱可塑性樹脂組成物とすることができる。
本調整方法を経て得られた熱可塑性樹脂組成物、及び、本熱可塑性樹脂組成物を成形することにより、本熱可塑性樹脂組成物による効果を備えた成形体とすることができる。成形体はどのようにして成形してもよく、その方法は特に限定されない。また、成形体の形状、大きさ及び厚さ等の寸法も特に限定されず、その用途も特に限定されない。この成形体は、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の外装材、内装材、構造材及び衝撃吸収材等として用いることができる。これらのうち自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、フェンダーパネル、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品(ECU、TVモニター等)のハウジング、エアフィルターボックスなどが挙げられる。
[1]熱可塑性樹脂組成物の調製及び試験片の作製
実施例1
[1]熱可塑性樹脂組成物の調製
(1)下記ポリアミド樹脂のペレットと下記相容化剤のペレットとをドライブレンドした後、二軸溶融混練押出機(Coperion社製、スクリュー径50mm、L/D=48)に投入し、混練温度210℃、押出速度150kg/時間、スクリュー回転数500回転/分の条件で溶融混練を行い、ペレタイザーを介して、溶融混練物のペレットを得た。
・ポリアミド樹脂:ナイロン11樹脂、アルケマ株式会社製、品名「Rilsan BMN O」、重量平均分子量18,000、融点190℃
・相容化剤:無水マレイン酸変性エチレン・ブテン共重合体(変性EBR)、三井化学株式会社製、品名「タフマー MH7020」、MFR(230℃)=1.5g/10分
・第2ポリオレフィン樹脂:ポリプロピレン樹脂、ホモポリマー、日本ポリプロ株式会社製、品名「ノバテック MA1B」、重量平均分子量312,000、融点165℃
実験例1:(A) 5質量%、(B)25質量%、(C)70質量%
実験例2:(A)10質量%、(B)25質量%、(C)65質量%
実験例3:(A)15質量%、(B)25質量%、(C)60質量%
実験例4:(A)20質量%、(B)25質量%、(C)55質量%
実験例5:(A)30質量%、(B)25質量%、(C)45質量%
・ポリアミド樹脂:ナイロン610樹脂、デュポン株式会社製、品名「ザイテル(Zytel) RS LC3060」、融点223℃
・ポリアミド樹脂:ナイロン612樹脂、デュポン株式会社製、品名「ザイテル(Zytel) 158 NC010」
・ポリアミド樹脂:ナイロン1010樹脂、デュポン株式会社製、品名「ザイテル(Zytel) RS LC1000 BK385」、融点203℃
実験例6 :(A)20質量%、(B)PA610 :25質量%、(C)55質量%
実験例7 :(A)30質量%、(B)PA610 :25質量%、(C)45質量%
実験例8 :(A)20質量%、(B)PA612 :25質量%、(C)55質量%
実験例9 :(A)30質量%、(B)PA612 :25質量%、(C)45質量%
実験例10:(A)20質量%、(B)PA1010:25質量%、(C)55質量%
実験例11:(A)30質量%、(B)PA1010:25質量%、(C)45質量%
(1)シャルピー衝撃強度の測定
上記[1]で得られた実験例1〜11の各評価用試験片を用いて、JIS K7111−1に準拠してシャルピー衝撃強度の測定を行った。その結果を表1〜2に示す。尚、このシャルピー衝撃強度の測定では、ノッチ(タイプA)を有する試験片を用い、温度23℃において、エッジワイズ試験法による衝撃の測定を行った。
上記(1)のシャルピー衝撃強度測定に供した各試験片の破断面を100Wで1分間の酸素プラズマエッチング処理した後にオスミウムコート処理し、電界放出形走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、形式「JSM−7100F TTL LV」)により観察して画像(FE−SEM像)を得た。その結果を、図2及び図3(図2の部分拡大図)に実施例1(相容化剤5質量%)、図4及び図5(図4の部分拡大図)に実施例2(相容化剤10質量%)、図6及び図7(図5の部分拡大図)に実施例4(相容化剤20質量%)、を各々示した。
尚、各相を構成する成分は、上記FE−SEM観察時にエネルギー分散型X線分析(EDS)を行って特定した。その結果、いずれの試験片においても、ポリオレフィン樹脂が連続相1を構成し、ポリアミド樹脂が連続相1内に分散された分散相2を構成していた。
この結果を、表1に示すとともに、図8に、相容化剤の配合割合と長軸平均分散径との相関をグラフにして示した。
上記[1]で得られた実験例1〜11の各評価用試験片を用いて、JIS K7171に準拠して曲げ弾性率の測定を行った。その結果を表1〜2に示した。尚、この曲げ弾性率は、各試験片を支点間距離(L)64mmとした2つの支点(曲率半径5mm)で支持しつつ、支点間中心に配置した作用点(曲率半径5mm)から速度2mm/分にて荷重の負荷を行い測定した。
また、図9に、相容化剤の配合割合と、シャルピー衝撃強度及び曲げ弾性率との相関をグラフにして示した。
表1及び図8の結果から、本調整方法を用いることにより、相容化剤を増減により、分散相2の分散径を制御できることが分かる。即ち、従来、物理的アプローチのみによって制御されていた分散径を、化学的な手段によって調整できることが示された。
更に、本実施例で利用した熱可塑性樹脂組成物の機械強度指標として、シャルピー衝撃強度と曲げ弾性率を測定したところ、分散径の縮小に伴って、シャルピー衝撃強度が増大することが示された。一方、分散径の増大に伴って、曲げ弾性率が増大することが示された(図9参照)。
Claims (8)
- ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、を配合してなり、
前記ポリオレフィン樹脂が連続相をなし、前記ポリアミド樹脂が前記連続相内に分散された分散相をなす、熱可塑性樹脂組成物において、前記分散相の分散径を調整する方法であって、
前記相容化剤として、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する重合体を用い、
前記ポリオレフィン樹脂及び前記ポリアミド樹脂の合計量に対する前記重合体の配合量を変化させて、前記分散相の分散径を調整することを特徴とする分散径の調整方法。 - 前記分散相は、前記分散相内に分散された微分散相を有する請求項1に記載の分散径の調整方法。
- 前記相容化剤は、オレフィン系熱可塑性エラストマーである請求項1又は2に記載の分散径の調整方法。
- 前記反応性基は、酸無水物基及びカルボキシル基のうちの少なくとも一方である請求項1乃至3のいずれか一項に記載の分散径の調整方法。
- 前記ポリオレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂、及び、前記相容化剤のうち、前記ポリアミド樹脂及び前記相容化剤を溶融混練した溶融混練物を、前記ポリオレフィン樹脂と更に溶融混練して前記熱可塑性樹脂組成物とする工程を備える請求項1乃至4のいずれか一項に記載の分散径の調整方法。
- ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する相容化剤と、を配合してなり、
前記ポリオレフィン樹脂が連続相をなし、前記ポリアミド樹脂が前記連続相内に分散された分散相をなす、熱可塑性樹脂組成物において、
前記分散相は、前記分散相内に分散された微分散相を有し、
前記相容化剤は、オレフィン系エラストマー又はスチレン系エラストマーであり、
前記反応性基は、酸無水物基及びカルボキシル基のうちの少なくとも一方であり、
前記ポリオレフィン樹脂、前記ポリアミド樹脂、及び、前記相容化剤の合計を100質量%とした場合に、前記相容化剤が14質量%以上38質量%以下であり、
前記分散相が10μm四方に100個以上450個以下あることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。 - 前記分散相の分散径が、1300nm以下ある請求項6に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- シャルピー衝撃強度が10.6kJ/m2以上85kJ/m2以下である請求項6又は7に記載の熱可塑性樹脂組成物。
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