JP6473615B2 - レーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Description
また、最近では、これら機器部品を製造するのに、生産性効率化のため溶着加工により部品同士を結合させる例が増加してきており、中でも電子部品への影響が少ないレーザー溶着が多用されてきている。
しかしながらこれらの手法では、成形品の反り変形等によって生じる溶着用部材間の隙間等のため、十分な溶着性が得られない場合があった。さらに、熱可塑性樹脂にニグロシン等のレーザー透過吸収剤を添加して、溶着性を向上させる方法(特許文献5)も提案されている。
また、特に難燃化されたポリブチレンテレフタレート樹脂はレーザー透過性が低く、レーザー溶着が困難な場合が多かった。特許文献6ではポリブチレンテレフタレート樹脂にホスフィン酸類を添加することで、レーザー透過性と難燃性を両立させる方法が提案されているが、成形品の反りの影響などにより、十分な溶着強度を得られない場合が多かった。
本発明は、以下のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物および成形品である。
[2](C)ポリカーボネート樹脂が溶融重合法により製造されたものである上記[1]に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
[3]さらに、下記一般式(1)で表されるリン系安定剤を、前記(A)、(B)及び(C)の合計100質量部に対し、0.001〜1質量部含有する上記[1]又は[2]に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
[4]レーザー光の透過側の部材に用いられる上記[1]〜[3]のいずれかに記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
[5]上記[1]〜[4]のいずれかに記載のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物からなる第一の部材と、レーザー吸収性を有する樹脂材料からなる第二の部材とを、前記第一の部材側からレーザー光を照射してレーザー溶着させてなる成形品。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物の主成分である(A)ポリブチレンテレフタレート樹脂としては、テレフタル酸単位及び1,4−ブタンジオール単位がエステル結合した構造を有する高分子を示す。即ち、ポリブチレンテレフタレート樹脂(ホモポリマー)の他に、テレフタル酸単位及び1,4−ブタンジオール単位以外の、他の共重合成分を含むポリブチレンテレフタレート共重合体や、ホモポリマーと当該共重合体との混合物を含む。
変性ポリブチレンテレフタレート樹脂として、ダイマー酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いる場合は、全カルボン酸成分に占めるダイマー酸成分の割合は、カルボン酸基として0.5〜30モル%であることが好ましく、1〜20モル%がより好ましく、3〜15モル%がさらに好ましい。このような共重合割合とすることにより、レーザー溶着性、長期耐熱性及び靭性のバランスに優れる傾向となり好ましい。
変性ポリブチレンテレフタレート樹脂として、イソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂を用いる場合は、全カルボン酸成分に占めるイソフタル酸成分の割合は、カルボン酸基として1〜30モル%であることが好ましく、1〜20モル%がより好ましく、3〜15モル%がさらに好ましい。このような共重合割合とすることにより、レーザー溶着性、耐熱性、射出成形性及び靭性のバランスに優れる傾向となり好ましい。
変性ポリブチレンテレフタレート樹脂の中でも、ポリテトラメチレングリコールを共重合したポリエステルエーテル樹脂、イソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂が好ましい。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物は、(B)ポリスチレン及び/又はブタジエンゴム含有ポリスチレンを含有する。
ポリスチレンとしては、スチレンの単独重合体、あるいは他の芳香族ビニルモノマー、例えばα−メチルスチレン、パラメチルスチレン、ビニルトルエン、ビニルキシレン等を例えば、50質量%以下の範囲で共重合したものであってもよい。
ブタジエンゴム含有ポリスチレンとしては、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)が特に好ましい。
(B)ポリスチレン又はブタジエンゴム含有ポリスチレンの中では、ブタジエンゴム含有ポリスチレンが好ましく、特にハイインパクトポリスチレン(HIPS)が好ましい。
特に、(B)成分がポリスチレンである場合は、MFRは1〜50g/10分であることが好ましく、3〜35g/10分であることがより好ましく、5〜20g/10分であることがさらに好ましい。(B)成分がブタジエンゴム含有ポリスチレンである場合は、MFRは0.1〜40g/10分であることが好ましく、0.5〜30g/10分であることがより好ましく、1〜20g/10分であることがさらに好ましい。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物は、(B)ポリスチレン及び/又はブタジエンゴム含有ポリスチレンに加えて、(C)ポリカーボネート樹脂を含有する。
ポリカーボネート樹脂は、ジヒドロキシ化合物又はこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲン又は炭酸ジエステルと反応させることによって得られる、分岐していてもよい熱可塑性重合体又は共重合体である。
一方、炭酸ジエステルとしては、例えば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ−tert−ブチルカーボネート等の炭酸ジアルキル化合物;ジフェニルカーボネート;ジトリルカーボネート等の置換ジフェニルカーボネートなどのジアリールカーボネートが挙げられる。なかでも、ジアリールカーボネートが好ましく、ジフェニルカーボネートが特に好ましい。なお、炭酸ジエステルは1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
また、より積極的な調整方法としては、反応時に別途、末端停止剤を混合する方法が挙げられる。この際の末端停止剤としては、例えば、一価フェノール類、一価カルボン酸類、炭酸ジエステル類などが挙げられる。なお、末端停止剤は、1種を用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用しても良い。
触媒失活剤の使用量は、前記のエステル交換触媒が含有するアルカリ金属又はアルカリ土類金属に対して、通常0.5当量以上、好ましくは1当量以上であり、また、通常10当量以下、好ましくは5当量以下である。更には、ポリカーボネート樹脂に対して、通常1質量ppm以上であり、また、通常100質量ppm以下、好ましくは20質量ppm以下である。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物は、安定剤を含有することが好ましい。
安定剤としては、リン系安定剤、硫黄系安定剤、フェノール系安定剤等、種々の安定剤が挙げられる。特に好ましいのはリン系安定剤及びフェノール系安定剤である。
有機ホスフェート化合物としては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。
これらの中でも、オクタデシルアシッドホスフェートが好ましく、このものはADEKA社製の商品名「アデカスタブAX−71」として、市販されている。
なお、ヒンダードフェノール系安定剤は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせ及び比率で含有されていても良い。
本発明においては、上記一般式(1)で表されるリン系安定剤とフェノール系安定剤を併用することが、滞留特性と耐熱性、レーザー透過率、レーザー溶着性の観点から好ましい。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物は、更に、離型剤を含有することが好ましい。離型剤としては、ポリエステル樹脂に通常使用される既知の離型剤が利用可能であるが、中でも、ポリオレフィン系化合物、脂肪酸エステル系化合物及びシリコーン系化合物から選ばれる1種以上の離型剤が好ましい。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物は、更に、強化充填材を含有することも好ましい。
強化充填材としては、常用のプラスチック用無機充填材を用いることができる。好ましくはガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、ウォラストナイト、チタン酸カリウム繊維などの繊維状の充填材を用いることができる。また炭酸カルシウム、酸化チタン、長石系鉱物、クレー、有機化クレー、ガラスビーズなどの粒状または無定形の充填材;タルクなどの板状の充填材;ガラスフレーク、マイカ、グラファイトなどの鱗片状の充填材を用いることもできる。
なかでも、レーザー光透過性、機械的強度、剛性および耐熱性の点からガラス繊維を用いるのが好ましい。
これらの中では、アミノシラン系表面処理剤が好ましく、具体的には例えば、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。
シラン系表面処理剤とエポキシ樹脂は、それぞれ単独で用いても複数種で用いてもよく、両者を併用することも好ましい。
断面形状は、断面が長円形、楕円形、まゆ型形状のものが好ましく、特に長円形断面が好ましい。また、長径/短径比が2.5〜8、更には3〜6の範囲にあるものが好ましい。さらに、成形品中のガラス繊維断面の長径をD2、短径をD1、平均繊維長をLとするとき、アスペクト比((L×2)/(D2+D1))が10以上であることが好ましい。このような扁平状のガラス繊維を使用すると、成形品の反りが抑制され、特に箱型の溶着体を製造する場合に効果的である。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記した以外の他の添加剤あるいは他の熱可塑性樹脂を含有していてもよい。
その他の添加剤としては、難燃剤、難燃助剤、滴下防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、滑剤、アンチブロッキング剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤等が挙げられる。
その他の熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物における、その他の熱可塑性樹脂の割合は、(A)、(B)、(C)及びその他の熱可塑性樹脂成分の合計100質量部中20質量部以下であることが好ましく、10質量部以下であることがより好ましい。
本発明のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物の製造方法としては、樹脂組成物調製の常法に従って行うことができる。通常は各成分及び所望により添加される種々の添加剤を一緒にしてよく混合し、次いで一軸又は二軸押出機で溶融混練する。また各成分を予め混合することなく、ないしはその一部のみを予め混合し、フィーダーを用いて押出機に供給して溶融混練し、本発明の樹脂組成物を調製することもできる。
さらには、(A)ポリブチレンテレフタレート系樹脂、(B)ポリスチレン及び/又はブタジエンゴム含有ポリスチレン並びに(C)ポリカーボネート樹脂の一部に、他の成分の一部を配合したものを溶融混練してマスターバッチを調製し、次いでこれに残りの他の成分を配合して溶融混練してもよい。
なお、ガラス繊維等の繊維状の強化充填材を用いる場合には、押出機のシリンダー途中のサイドフィーダーから供給することも好ましい。
レーザー溶着用成形体の製造方法は、特に限定されず、ポリブチレンテレフタレート樹脂系組成物について一般に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空成形法、断熱金型を使用した成形法、急速加熱金型を使用した成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法、ブロー成形法等が挙げられる。中でも射出成形が好ましい。射出成形法としては、例えば、高速射出成形法や射出圧縮成形法等を用いることができる。
そのため、射出成形金型のゲートからの距離が15mm以上離れた位置にあって、厚みが2mm以下である部位を溶着用部としてレーザー溶着を行うことが好ましい。このようにすることでレーザー加工性が良く、より強固なレーザー溶着が可能となる。
また、透過率は、成形体の厚みが薄いほど高くなるため、上記好ましい透過率とするために、成形体の厚み、射出成形金型のゲートからの距離、射出速度、射出率、面進行係数、樹脂温度及び金型温度等の成形条件等を適宜調整し、レーザー溶着用の部位がより高い透過率となるようにすればよい。
なお、本発明における透過率とは、波長940nmのレーザー光における透過率をいう。
レーザー光吸収性染料の含有量は、樹脂成分100質量部に対し、0.001〜0.2質量部であり、好ましくは0.003〜0.1質量部、さらに好ましくは0.005〜0.05質量部である。
以下の実施例および比較例において、使用した成分は、以下の表1の通りである。
[レーザー透過側成形体の製造]
上記表1に記載した各成分を以下の表2の透過材組成A〜Dとして記載した量(いずれも質量部)でブレンドし、これを30mmのベントタイプ2軸押出機を用いて250℃で混練してストランド状に押し出し、透過材組成A〜Dのペレットを得た。
結果を表2に記載した。
得られた成形品から、図1に示すように、フィルムゲート1からの距離が10mm、25mmおよび40mmの位置から、幅10mm×長さ40mmの透過材1(部位−1)〜透過材3(部位−3)を切り出した。
また、射出速度を100mm/sec、射出率66cm3/secに変更した以外は上記と同じにして、ゲート1からの距離が10mm、25mmおよび40mmの位置から透過材1(部位−1)〜透過材3(部位−3)を切り出した。なお、図1中の4は後述のレーザー溶着評価におけるレーザー照射箇所を示す。
結果を表2に記載した。
(実施例1〜13、比較例1〜13)
上記で得られた表2に記載の透過材の中、厚さ1mm及び1.5mmで、表3、4に記載した透過材組成、部位、射出速度、射出率、面進行係数及び透過率の各透過材を透過側にして、以下のレーザー溶着試験を行った。
・ポリブチレンテレフタレート樹脂 ノバデュラン(登録商標、三菱エンジニアリングプラスチックス社製)5008:67.4質量%
・ガラス繊維 T−187(日本電気硝子社製):30質量%
・安定剤 アデカサイザーEP−17(ADEKA社製):0.4質量%
・安定剤 アデカスタブAO−60(ADEKA社製):0.2質量%
・カーボンブラックマスーバッチ(ノバデュラン5008を80質量%、カーボンブラックを20質量%):2質量%
試験片2と試験片3とを図2のように重ね合わせ、試験片2側からレーザーを照射した。
溶着試験の結果を、以下の表3、4に示す。
2:試験片2
3:試験片3
4:レーザー照射箇所
Claims (8)
- (A)ポリブチレンテレフタレート樹脂、(B)ポリスチレン及び/又はハイインパクトポリスチレン及び(C)ポリカーボネート樹脂の合計100質量部基準で、(A)を30〜90質量部、(B)を1〜50質量部、(C)を1〜50質量部含有し、結晶化温度が190℃以下である樹脂組成物からなることを特徴とするレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- (C)ポリカーボネート樹脂が溶融重合法により製造されたものである請求項1に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- さらに、下記一般式(1)で表されるリン系安定剤を、前記(A)、(B)及び(C)の合計100質量部に対し、0.001〜1質量部含有する請求項1又は2に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- レーザー光の透過側の部材に用いられる請求項1〜3のいずれか1項に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物からなる、厚みが0.1〜2mmのレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物成形体。
- 波長940nmのレーザー光における透過率が40%以上である、請求項5に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物成形体。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を射出成形することを特徴とするレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物成形体の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物からなる第一の部材と、レーザー吸収性を有する樹脂材料からなる第二の部材とを、前記第一の部材側からレーザー光を照射してレーザー溶着させてなる成形品。
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