JP6525122B2 - 熱可塑性樹脂シート、積層シート及び成形体 - Google Patents

熱可塑性樹脂シート、積層シート及び成形体 Download PDF

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Description

本発明は、熱可塑性樹脂シート、積層シート及び成形体に関する。更に詳しくは、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂とを含んだ熱可塑性樹脂シート、この熱可塑性樹脂シートを利用した積層シート及び成形体に関する。
従来、異なる樹脂を配合し、各樹脂が単独で有する特性を1種の樹脂で発揮できるようにした樹脂混合物や、各樹脂が単独で発揮し得るものを超えた特性を発揮できるようにした樹脂混合物を得ようとする検討がなされている。例えば、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂とを用いて、得られる樹脂混合物の特性を向上させる技術が、下記特許文献1−4において知られている。また、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂とを含んだ熱可塑性樹脂シートとしては、下記特許文献5が知られている。
特開2013−147645号公報 特開2013−147646号公報 特開2013−147647号公報 特開2013−147648号公報 特開2011−074214号公報
上記特許文献1には、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とを含んだ樹脂混合物において、相容化剤として変性エラストマーを利用できることが開示されている。
上記特許文献2には、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とを含んだ樹脂混合物において、植物由来ポリアミド樹脂を利用できることが開示されている。
上記特許文献3には、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とを含んだ樹脂混合物において、連続相と分散相と微分散相とを有する相構造を呈し得ることが開示されている。
上記特許文献4には、ポリアミド樹脂と相容化剤とを溶融混合したのち、得られた樹脂混合物とポリオレフィン樹脂とを更に溶融混合することで、耐衝撃性に優れた樹脂混合物が得られることが開示されている。
しかしながら、上記特許文献1−4には、これらの樹脂混合物をシートとして利用することに関しては検討がない。
上記特許文献5には、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とを含み、海島相構造を呈する熱可塑性樹脂フィルムが開示されている。しかしながら、機械強度に優れたフィルムについての検討、更には、成形時の追従性についての検討はなされていない。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、機械強度に優れた熱可塑性樹脂シート、このような熱可塑性樹脂シートを用いた積層シート、及び、このような熱可塑性樹脂シートを用いた成形体を提供することを目的とする。また特に、機械強度に優れながら、成形時の追従性に優れる熱可塑性樹脂シート、このような熱可塑性樹脂シートを用いた積層シート、及び、このような熱可塑性樹脂シートを用いた成形体を提供することを目的とする。
即ち、上記問題を解決するために、本発明は、以下の通りである。
請求項1に記載の熱可塑性樹脂シートは、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、含み、
前記相容化剤が、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する変性エラストマーである熱可塑性樹脂からなり、前記ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、
前記連続相(A)中に分散された分散相であって、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーを含んだ分散相(B)と、を有し、
前記分散相(B)が、前記ポリアミド樹脂を含んだ連続相(B )と、
前記連続相(B )中に分散された前記変性エラストマーを含んだ微分散相(B )と、を有することを要旨とする。
請求項に記載の熱可塑性樹脂シートは、請求項1に記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーの溶融混練物と、前記ポリオレフィン樹脂と、の溶融混練物であることを要旨とする。
請求項に記載の熱可塑性樹脂シートは、請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記ポリアミド樹脂が、主鎖中の隣り合ったアミド結合同士に挟まれた炭化水素基の直鎖炭素数が6以上である構造を有することを要旨とする。
請求項に記載の熱可塑性樹脂シートは、請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記変性エラストマーは、エチレン若しくはプロピレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を骨格としたオレフィン系熱可塑性エラストマー、又は、スチレン骨格を有するスチレン系熱可塑性エラストマーであることを要旨とする。
請求項に記載の熱可塑性樹脂シートは、請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、温度140℃における破断伸びをS140(%)とし、温度120℃における破断伸びをS120(%)とした場合に、S140がS120の1.2倍以上であることを要旨とする。
請求項に記載の積層シートは、ポリオレフィン樹脂を含んだ基層と、
前記基層の一面に接合された請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートと、を有することを要旨とする。
請求項に記載の成形体は、ポリオレフィン樹脂を含んだ基体と、
前記基体の一面に接合された請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シート、又は、請求項に記載の積層シートと、を有することを要旨とする。
請求項に記載の成形体は、請求項に記載の成形体において、前記基体は、補強繊維と、前記補強繊維同士を結着しているバインダと、を含み、
前記バインダは、前記ポリオレフィン樹脂であることを要旨とする。
請求項9に記載の成形体は、ポリオレフィン樹脂を含んだ基体と、
前記基体の一面に接合された熱可塑性樹脂シート、又は、積層シートと、を有し、
前記基体は、補強繊維と、前記補強繊維同士を結着しているバインダと、を含み、
前記バインダは、前記ポリオレフィン樹脂であり、
前記熱可塑性樹脂シートは、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、含み、
前記相容化剤が、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する変性エラストマーである熱可塑性樹脂からなり、
前記積層シートは、ポリオレフィン樹脂を含んだ基層と、前記基層の一面に接合された前記熱可塑性樹脂シートと、を有することを要旨とする。
請求項10に記載の成形体は、請求項9に記載の成形体において、前記熱可塑性樹脂シートは、前記ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、
前記連続相(A)中に分散された分散相であって、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーを含んだ分散相(B)と、を有することを要旨とする。
請求項11に記載の成形体は、請求項9又は10に記載の成形体において、前記熱可塑性樹脂シートは、温度140℃における破断伸びをS 140 (%)とし、温度120℃における破断伸びをS 120 (%)とした場合に、S 140 がS 120 の1.2倍以上であることを要旨とする。
本熱可塑性樹脂シートによれば、機械強度に優れたシートを提供できる。また、本熱可塑性樹脂シートによれば、成形体表面に追従性よく接合でき、成形体に本熱可塑性樹脂シートが有する機械強度を付与できる。
本積層シートによれば、基層表面に追従性よく接合でき、積層シートに上記熱可塑性樹脂シートが有する機械強度が付与される。また、本積層シートは、成形用基体の表面に貼り付けて利用できる。その際には、得られる成形体表面に本積層シートを追従性よく接合でき、成形体に上記熱可塑性樹脂シートが有する機械強度を付与できる。
本成形体によれば、その一面に上記の熱可塑性樹脂シートが追従性よく接合され、この熱可塑性樹脂シートが有する機械強度が成形体に対して付与される。このため、基体のみが有する機械強度よりも、成形体全体として更に優れた機械強度を発揮できる。
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
本発明の熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂組成物の相構造(1)を説明する説明図である。 本発明の熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂組成物の相構造(3)を説明する説明図である。 本発明の積層シートを説明する説明図である。 本発明の成形体を説明する説明図である。 本発明の成形体の製法を説明する説明図である。 試験温度と破断伸びとの相関を示すグラフである。
ここで示される事項は、例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
[1]熱可塑性樹脂シート
本発明の熱可塑性樹脂シート(1)は、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、含み、相容化剤が、ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する変性エラストマーである熱可塑性樹脂からなることを特徴とする。
〈1〉ポリオレフィン樹脂
本熱可塑性樹脂シートを構成するポリオレフィン樹脂としては、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を用いることができる。
上記オレフィンは特に限定されないが、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。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。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、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。
上記ポリエチレン樹脂としては、エチレン単独重合体、及び、エチレンと他のオレフィン(他のオレフィンにエチレンは含まれない)との共重合体が挙げられる。後者としては、エチレン・1−ブテン共重合体、エチレン・1−へキセン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体、エチレン・4−メチル−1−ペンテン共重合体等が挙げられる(但し、全構成単位数のうちの50%以上がエチレンに由来する単位である)。
上記ポリプロピレン樹脂としては、プロピレン単独重合体、及び、プロピレンと他のオレフィン(他のオレフィンにプロピレンは含まれない)との共重合体が挙げられる。後者としては、プロピレン・エチレン共重合体、プロピレン・1−ブテン共重合体等が挙げられる(但し、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)。
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、後述するS140/S120の値がより大きい熱可塑性樹脂シートを得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、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。
ポリオレフィン樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による重量平均分子量(標準ポリスチレン換算)も特に限定されないが、例えば、10,000以上500,000以下とすることができ、100,000以上450,000以下が好ましく、200,000以上400,000以下がより好ましい。
尚、ポリオレフィン樹脂は、後述するポリアミド樹脂に対して親和性を有さないポリオレフィンであり、且つ、ポリアミド樹脂に対して反応し得る反応性基も有さないポリオレフィンである。この点において、後述する変性エラストマーとしてのオレフィン系成分とは異なる。
〈2〉ポリアミド樹脂
本熱可塑性樹脂シートを構成するポリアミド樹脂は、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。
更に、ポリアミド樹脂は、ジアミンとジカルボン酸との共重合により得ることもできる。この場合、単量体としてのジアミンには、エチレンジアミン、1,3−ジアミノプロパン、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−ジアミノオクタン、1,9−ジアミノノナン、1,10−ジアミノデカン、1,11−ジアミノウンデカン、1,12−ジアミノドデカン、1,13−ジアミノトリデカン、1,14−ジアミノテトラデカン、1,15−ジアミノペンタデカン、1,16−ジアミノヘキサデカン、1,17−ジアミノヘプタデカン、1,18−ジアミノオクタデカン、1,19−ジアミノノナデカン、1,20−ジアミノエイコサン、2−メチル−1,5−ジアミノペンタン、2−メチル−1,8−ジアミノオクタン等の脂肪族ジアミン、シクロヘキサンジアミン、ビス−(4−アミノシクロヘキシル)メタン等の脂環式ジアミン、キシリレンジアミン(p−フェニレンジアミン及びm−フェニレンジアミンなど)等の芳香族ジアミンなどが挙げられる。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。
更に、単量体としてのジカルボン酸には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシリン酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸のような脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のような脂環式ジカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸のような芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。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。
即ち、ポリアミド樹脂としては、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド11、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド614、ポリアミド12、ポリアミド6T、ポリアミド6I、ポリアミド9T、ポリアミドM5T、ポリアミド1010、ポリアミド1012、ポリアミド10T、ポリアミドMXD6、ポリアミド6T/66、ポリアミド6T/6I、ポリアミド6T/6I/66、ポリアミド6T/2M−5T、ポリアミド9T/2M−8T等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。
また、本発明では、上述の各種ポリアミド樹脂のうち、主鎖中の隣り合ったアミド結合同士に挟まれた炭化水素基の直鎖炭素数が6以上(通常16以下)である構造(本発明では、単に「長鎖構造」という)を有するポリアミド樹脂を用いることができる。即ち、長鎖構造を有するポリアミド樹脂である。長鎖構造を用いる場合、ポリアミド樹脂の全構成単位のうち、長鎖構造を50%以上有することが好ましく、100%であってもよい。具体的には、ポリアミド11、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド614、ポリアミド12、ポリアミド6T、ポリアミド6I、ポリアミド9T、ポリアミド1010、ポリアミド1012、ポリアミド10T、ポリアミド9T/2M−8T等が挙げられる。これらのポリアミドは、1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。このような長鎖構造を有するポリアミド樹脂を用いることで、耐衝撃性により優れた熱可塑性樹脂シートとすることができる。
更に、本発明では、上述の各種ポリアミド樹脂のうち、植物由来ポリアミド樹脂を用いることができる。植物由来ポリアミド樹脂は、植物油等の植物に由来する成分から得られた単量体を用いる樹脂であるため、環境保護の観点(特にカーボンニュートラルの観点)から望ましい。
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。
上記植物由来ポリアミド樹脂のなかでも、PA11は、他の植物由来ポリアミド樹脂に対し、低吸水性、低比重及び植物化度の高さの観点においてより優れる。また、ポリアミド610は、吸水率、耐薬品性、及び衝撃強度の点でPA11よりも劣るが、耐熱性(融点)及び強度の観点において優れる。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できる。ポリアミド1010は、PA11に比べて、耐熱性及び強度の観点において優れる。更に、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、より融点が高く高強度である。そのため、より過酷な環境での使用を可能にする。
ポリアミド樹脂のゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による重量平均分子量(標準ポリスチレン換算)は特に限定されないが、例えば、5,000以上100,000以下とすることができ、7,500以上50,000以下が好ましく、10,000以上50,000以下がより好ましい。
〈3〉変性エラストマー
本熱可塑性樹脂シートを構成する変性エラストマーは、ポリアミド樹脂に対する反応性基を有するエラストマーである。この変性エラストマーは、ポリオレフィン樹脂に対して親和性を有する成分であることが好ましい。即ち、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂とに対する相容化作用を有する成分であることが好ましい。更に換言すれば、ポリアミド樹脂とポリオレフィン樹脂との相容化剤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)及びエポキシ基{−CO(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(−CNO)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。
変性エラストマーの変性量は限定されず、変性エラストマーは1分子中に1以上の反応性基を有すればよい。更に、変性エラストマーは1分子中に1以上50以下の反応性基を有することが好ましく、3以上30以下がより好ましく、5以上20以下が特に好ましい。
変性エラストマーとして、反応性基を導入できる各種単量体を用いた重合体(反応性基を導入できる単量体を用いた重合により得られた変性エラストマー)、各種重合体の酸化分解物(酸化分解により反応性基が形成された変性エラストマー)、各種重合体に対する有機酸のグラフト重合物(有機酸のグラフト重合により反応性基が導入された変性エラストマー)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。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。
反応性基を導入できる単量体としては、重合性不飽和結合と酸無水物基とを有する単量体、重合性不飽和結合とカルボキシル基とを有する単量体、重合性不飽和結合とエポキシ基とを有する単量体などが挙げられる。
具体的には、無水マレイン酸、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。
更に、変性エラストマーの骨格を構成する樹脂(以下、「骨格樹脂」という。)の種類は特に限定されず、種々の熱可塑性樹脂を用いることができる。この骨格樹脂としては、ポリオレフィン樹脂として先に例示した各種の樹脂の1種又は2種以上を用いることができる。加えて、骨格樹脂としては、オレフィン系熱可塑性エラストマー、及び、スチレン系熱可塑性エラストマーを用いることができる。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。
オレフィン系熱可塑性エラストマーとしては、2種以上のオレフィンを共重合してなる共重合体が挙げられる。
オレフィンとしては、ポリオレフィン樹脂を構成するオレフィンとして先に例示した各種のオレフィンの1種又は2種以上を用いることができる。このなかでも、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好ましい。
即ち、エチレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体としては、エチレン・プロピレン共重合体(EPR)、エチレン・1−ブテン共重合体(EBR)、エチレン・1−ペンテン共重合体、エチレン・1−オクテン共重合体(EOR)が挙げられる。
また、プロピレンと炭素数4〜8のα−オレフィンとの共重合体としては、プロピレン・1−ブテン共重合体(PBR)、プロピレン・1−ペンテン共重合体、プロピレン・1−オクテン共重合体(POR)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。
一方、スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、スチレン系化合物と共役ジエン化合物とのブロック共重合体、及びその水添体が挙げられる。
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。
即ち、スチレン系熱可塑性エラストマーとしては、スチレン−ブタジエン−スチレン共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体(SIS)、スチレン−エチレン/ブチレン−スチレン共重合体(SEBS)、スチレン−エチレン/プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)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。これらのなかでも、SEBSが好ましい。
変性エラストマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)による重量平均分子量(標準ポリスチレン換算)は特に限定されないが、例えば、10,000以上500,000以下とすることができ、35,000以上500,000以下が好ましく、35,000以上300,000以下がより好ましい。
〈4〉その他の成分
本熱可塑性樹脂シートには、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂及び変性エラストマー以外に、他の成分を配合できる。他の成分としては、充填剤(補強フィラー)、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、難燃助剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、抗菌剤、着色剤(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。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。
充填剤としては、ガラス成分(ガラス繊維、ガラスビーズ、ガラスフレーク等)、シリカ、無機繊維(ガラス繊維、アルミナ繊維、カーボン繊維)、黒鉛、珪酸化合物(珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、モンモリロナイト、カオリン、タルク、クレー等)、金属酸化物(酸化鉄、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、アルミナ等)、リチウム、カルシウム、マグネシウム、亜鉛等の金属の炭酸塩及び硫酸塩、金属(アルミニウム、鉄、銀、銅等)、水酸化物(水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等)、硫化物(硫酸バリウム等)、炭化物(木炭、竹炭等)、チタン化物(チタン酸カリウム、チタン酸バリウム等)、有機繊維(芳香族ポリエステル繊維、芳香族ポリアミド繊維、フッ素樹脂繊維、ポリイミド繊維、植物性繊維等)、セルロース類(セルロースミクロフィブリル、酢酸セルロース等)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。これらは、造核剤としても利用できる。
〈5〉相構造について
本熱可塑性樹脂シートの呈する相構造は限定されないが、下記相構造(1)〜(3)を取り得る。
相構造(1):ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、連続相(A)中に分散された、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含んだ分散相(B)と、を有する相構造(図1参照)。但し、ポリアミド樹脂を含んだ連続相、及び、この連続相中に分散された分散相、を有する他の相構造は共存されない。
相構造(2):ポリアミド樹脂を含んだ連続相と、この連続相中に分散された、ポリオレフィン樹脂を含んだ分散相と、を有する相構造。但し、ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相、及び、この連続相中に分散された分散相、を有する他の相構造は共存されない。
相構造(3):ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、連続相(A)中に分散された、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含んだ分散相(BA1)と、ポリアミド樹脂を含んだ連続相(A)と、連続相(A)中に分散された、変性エラストマーを含んだ分散相(BA2)と、を有する相構造(図2参照)。
これらの相構造のなかでは、相構造(1)又は相構造(3)が好ましく、相構造(1)がより好ましい。
相構造(1)では、更に、相構造(1)中の分散相(B)が、この分散相(B)内における連続相であって、ポリアミド樹脂を含む連続相(B)と、この連続相(B)内で分散された微分散相であって、変性エラストマーを含む微分散相(B)と、を有することができる(図1参照)。この場合、相構造(1)は、分散相(B)内に更に微分散相(B)を有する多重相構造を呈することになる。
尚、相構造(1)において変性エラストマーは、未反応の変性エラストマーであってもよく、ポリアミド樹脂との反応物であってもよく、これらの混合物であってもよい。
相構造(3)は、連続相(A)と連続相(A)との2つの連続相が共存された共連続相構造を呈することができる。また、連続相(A)内の分散相(BA1)は、この分散相(BA1)内における連続相であって、ポリアミド樹脂を含む連続相(BA11)と、この連続相(BA11)内で分散された微分散相であって、変性エラストマーを含む微分散相(BA12)と、を有することができる。この場合、相構造(3)は、分散相(BA1)内に更に微分散相(BA12)を有する多重相構造を呈することになる。
尚、相構造(3)において変性エラストマーは、未反応の変性エラストマーであってもよく、ポリアミド樹脂との反応物であってもよく、これらの混合物であってもよい。
また、相構造(1)の場合、連続相(A)は、ポリオレフィン樹脂を含む。ポリオレフィン樹脂は連続相(A)の主成分(連続相A全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。また、分散相(B)は、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む。ポリアミド樹脂(分散相(B)に変性エラストマーを含む場合には、ポリアミド樹脂及び変性エラストマー)は分散相(B)の主成分(分散相B全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。
更に、相構造(1)において前述の多重相構造を呈する場合、連続相(B)は、ポリアミド樹脂を含む。ポリアミド樹脂は連続相(B)の主成分(連続相B全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。また、微分散相(B)は、変性エラストマーを含む。変性エラストマーは微分散相(B)の主成分(微分散相B全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。
上記相構造(3)の場合、連続相(A)は、ポリオレフィン樹脂を含む。ポリオレフィン樹脂は連続相(A)の主成分(連続相A全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。また、分散相(BA1)は、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーを含む。ポリアミド樹脂及び変性エラストマーは分散相(BA1)の主成分(分散相BA1全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。
更に、相構造(3)において前述の多重相構造を呈する場合、連続相(BA11)は、ポリアミド樹脂を含む。ポリアミド樹脂は連続相(BA11)の主成分(連続相BA11全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。また、微分散相(BA12)は、変性エラストマーを含む。変性エラストマーは微分散相(BA12)の主成分(微分散相BA12全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。
また、連続相(A)は、ポリアミド樹脂を含む。ポリアミド樹脂は連続相(A)の主成分(連続相A全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。また、連続相(A)に対する分散相(BA2)は、変性エラストマーを含む。変性エラストマーは分散相(BA2)の主成分(分散相BA2全体に対し、通常70質量%以上であり、100質量%であってもよい)である。
このような相構造(1)又は相構造(3)を呈する場合、後述するS140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。これらの相構造は、後述するように、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの溶融混練物と、ポリオレフィン樹脂と、を溶融混練することにより、より確実に得ることができる。
尚、前述のように、本熱可塑性樹脂シートでは、変性エラストマーが有する反応性基がポリアミド樹脂に対して反応された反応物となることができる。この場合、反応物は、相構造(1)では、例えば、連続相(A)と分散相(B)との界面、及び/又は、連続相(B)と微分散相(B)との界面、に存在できる。同様に、相構造(3)では、例えば、連続相(A)と連続相(A)との界面、連続相(A)と分散相(BA1)との界面、連続相(BA11)と微分散相(BA12)との界面、等に存在できる。
各種相構造は、酸素プラズマエッチング処理した後、更に、オスミウムコート処理を施した試験片(熱可塑性樹脂シートの試験片)の処理面を電界放出形走査型電子顕微鏡(FE−SEM)で観察できる。特に、分散相及び微分散相は、この方法において1000倍以上(通常10,000倍以下)に拡大した画像で観察できる。また、各相を構成する成分は、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)を用いた観察時にエネルギー分散型X線分析(EDS)を行うことで特定できる。
本熱可塑性樹脂シートの分散相(図1における分散相B、図2における分散相BA1)の大きさは特に限定されないが、その分散径(平均分散径)は、10000nm以下であることが好ましく、より好ましくは50nm以上8000nm以下、更に好ましくは100nm以上4000nm以下である。
この分散相の分散径は、電子顕微鏡を用いて得られる1000倍以上の拡大画像において測定できる。即ち、画像内の所定の領域内から無作為に選択された20個の分散相の各々の最長径を測定し、得られた最長径の平均値を第1平均値とする。そして、画像内の異なる5つの領域において測定された第1平均値の更なる平均値が、分散相の平均分散径(長軸平均分散径)である。
本熱可塑性樹脂シートの分散相(図1における分散相B、図2における分散相BA1)内に含まれた微分散相(図1における微分散相B、図2における微分散相BA12)の大きさは特に限定されないが、その分散径(平均分散径)は、5nm以上1000nm以下であることが好ましく、より好ましくは5nm以上600nm以下、更に好ましくは10nm以上400nm以下、特に好ましくは15nm以上350nm以下である。
この微分散相の分散径は、電子顕微鏡を用いて得られる1000倍以上の拡大画像において測定できる。即ち、画像内の所定の領域内から無作為に選択された20個の微分散相の各々の最長径を測定し、得られた最長径の平均値を第1平均値とする。そして、画像内の異なる5つの領域において測定された第1平均値の更なる平均値が、微分散相の平均分散径(長軸平均分散径)である。
〈6〉配合について
本熱可塑性樹脂シートにおいて、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリオレフィン樹脂の割合は、2質量%以上90質量%以下とすることができる。この割合は、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。上記範囲では、S140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
本熱可塑性樹脂シートにおいて、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリアミド樹脂及び変性エラストマー(これらの一部又は全部は互いに反応されていてもよい)の割合は、10質量%以上98質量%以下とすることができる。この割合は、15質量%以上95質量%以下が好ましく、更に17質量%以上90質量%以下が好ましく、更に20質量%以上85質量%以下が好ましく、更に22質量%以上80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27質量%以上70質量%以下が好ましく、更に30質量%以上65質量%以下が好ましい。上記範囲では、S140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
本熱可塑性樹脂シートにおいて、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、ポリアミド樹脂の割合は、1質量%以上75質量%以下とすることができる。この割合は、2質量%以上70質量%以下が好ましく、更に4質量%以上65質量%以下が好ましく、更に6質量%以上60質量%以下が好ましく、更に8質量%以上55質量%以下が好ましく、更に10質量%以上50質量%以下が好ましく、更に12質量%以上45質量%以下が好ましく、更に15質量%以上40質量%以下が好ましい。上記範囲では、S140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
本熱可塑性樹脂シートにおいて、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、変性エラストマーの割合は、1質量%以上60質量%以下とすることができる。この割合は、2質量%以上55質量%以下が好ましく、更に4質量%以上45質量%以下が好ましく、更に6質量%以上40質量%以下が好ましく、更に8質量%以上38質量%以下が好ましく、更に10質量%以上37質量%以下が好ましく、更に12質量%以上36質量%以下が好ましく、更に15質量%以上35質量%以下が好ましい。上記範囲では、S140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
本熱可塑性樹脂シートにおいて、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂との合計を100質量%とした場合、ポリアミド樹脂の割合は、1.5質量%以上88質量%以下とすることができる。この割合は、3質量%以上75質量%以下が好ましく、更に5質量%以上70質量%以下が好ましく、更に10質量%以上65質量%以下が好ましく、更に15質量%以上60質量%以下が好ましく、更に18質量%以上55質量%以下が好ましく、更に20質量%以上50質量%以下が好ましく、更に25質量%以上45質量%以下が好ましい。上記範囲では、S140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
本熱可塑性樹脂シートにおいて、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合に、変性エラストマーの割合は、20質量%以上90質量%以下とすることができる。この割合は、22質量%以上88質量%以下が好ましく、更に25質量%以上86質量%以下が好ましく、更に27質量%以上75質量%以下が好ましく、29質量%以上70質量%以下が好ましく、更に32質量%以上66質量%以下が好ましく、更に36質量%以上60質量%以下が好ましい。上記範囲では、S140/S120の値がより大きな熱可塑性樹脂シートを得ることができる。
尚、前述したポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合のポリオレフィン樹脂の割合は、前述した相構造(1)(図1参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の連続相(A)の割合に等しい。一方、相構造(3)(図2参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の連続相(A)の割合に等しい。ここでいう割合は、体積割合であるが、通常、この体積割合が反映される面積割合とも等しい(以下、同様である)。
前述したポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合の、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの割合は、前述した相構造(1)(図1参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の分散相(B)の割合に等しい。一方、相構造(3)(図2参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の、分散相(BA1)と連続相(A)と分散相(BA2)との合計割合に等しい。
前述したポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合のポリアミド樹脂の割合は、前述した相構造(1)(図1参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の連続相(B)の割合に等しい。一方、相構造(3)(図2参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の、連続相(A)と分散相内連続相(BA11)との合計割合に等しい。
前述したポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの合計を100質量%とした場合の変性エラストマーの割合は、前述した相構造(1)(図1参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の微分散相(B)の割合に等しい。一方、相構造(3)(図2参照)の場合には、通常、相全体を100質量%とした場合の、微分散相(BA12)と分散相(BA2)との合計割合に等しい。
〈6〉物性について
本熱可塑性樹脂シートによれば、温度140℃における破断伸びをS140(%)とし、温度120℃における破断伸びをS120(%)とした場合に、S140をS120の1.2倍以上にすることができる。即ち、S140/S120≧1.2とすることができる。この「S140/S120」は、通常、3.5以下である。「S140/S120」は3.5を超えてもよいが、過度に大きいと、加工に適した温度範囲での伸び率のコントロールが困難となってしまう場合がある。従って、「S140/S120」は、1.2≦S140/S120≦3.5が好ましい。更に、この比は、1.3≦S140/S120≦3.0がより好ましく、1.4≦S140/S120≦2.5が更に好ましく、1.5≦S140/S120≦2.0が特に好ましい。
尚、上述の破断伸び(%)は、以下の方法で測定及び算出される。即ち、目付300g/mの熱可塑性樹脂シートを6mm×35mmの短冊状にした試験片を用意する。次いで、チャック間距離を20mm(初期値T)とした引張試験機に、上記の試験片をセットし、測定目的の温度で2分間保持した後、同温度で試験片が破断するまで引張試験を行う。そして、破断点におけるチャック間距離をT(mm)とし、「T(mm)/20(mm)×100」により算出される値を「破断伸び(%)」とする。
現在、工業製品では広くポリオレフィン樹脂が利用されている。ポリオレフィン樹脂を一般的な射出法により成形する場合、その高い流動性は利用し易く便利である。しかしながら、加圧成形(例えば、加熱後に冷間プレス)しようとすると、ポリオレフィン樹脂は成形温度において柔らか過ぎる傾向にあり、加工し難い場合がある。即ち、ポリオレフィン樹脂においても他の樹脂同様に、加熱により柔らかさが急激に増す温度域があり、加工に適した温度域で加圧成形に適した硬さを維持することが困難となる場合も多い。
この点、ポリオレフィン樹脂の重合度を大きくしたり、重合度の小さいポリオレフィン樹脂と重合度の大きいポリオレフィン樹脂とを混合したりすることで、加温時の硬さを増すことが可能である。しかしながら、重合度は製品性能を左右するために、成形のし易さを基準として、ポリオレフィンの重合度を選択できない場合も多い。このような問題から、ポリオレフィンを加圧成形する場合、加熱状態においてポリオレフィンを補助するために補助シートが利用される。従来、この補助シートとしては、例えば、2層のポリオレフィンフィルム間にナイロンフィルムを挟んで一体化させた積層フィルム等が利用される。しかしながら、ナイロンフィルムは、ポリオレフィンの加工温度では十分に軟化されないため、絞り加工(平板状の材料に凹凸形状を付与する深絞り等、図4及び図5参照)を施そうとすると、補助シートの伸びが不十分であることが問題となる場合がある。即ち、従来知られている補助シートでは、ポリオレフィンの加工温度で適度な伸びを得ることが困難である。また、ポリオレフィンとナイロンとは接合させ難い材料であり、3層の原料フィルム費とともに、3層を一体化させるコストが必要となり、補助シート自体のコスト増に繋がるという問題がある。
このような観点で、本熱可塑性樹脂シートは、好適な特性を発揮させることができる。即ち、本熱可塑性樹脂シートは、上述のようにS140/S120≧1.2であり、ポリオレフィン樹脂に最適な加工温度域での伸び率の変化が大きく、尚且つ、ポリオレフィン樹脂よりも硬い特性を維持させることができる。従って、本熱可塑性樹脂シートは、上述のようなポリオレフィン樹脂を含む成形体の加圧成形時の補助シートとして好適に利用できる。加えて、本熱可塑性樹脂シートは、その成分としてポリオレフィン樹脂を含むため、ポリオレフィン樹脂との親和性に優れ、ポリオレフィン樹脂の成形時に、補助シートとして利用した本熱可塑性樹脂シートを一体化させて、ポリオレフィン樹脂の表面に残存させる(図4参照)ことができる。即ち、補助シートとして利用した後は、そのまま、本熱可塑性樹脂シートを、ポリオレフィン樹脂を含む成形体表面に熱融着させて、成形体の一部とする(図4参照)ことができる。そして、本熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂は、極めて優れた耐衝撃性を発揮できるため(前述の特許文献1〜4に示されている通り)、ポリオレフィン樹脂を含む成形体表面に残存させることで、この成形体に優れた耐衝撃性を付与することもできる。即ち、高い耐衝撃性を付与でき、また、この成形体に割れ難い性質を付与することができる。
〈7〉形態について
本熱可塑性樹脂シートの厚さは特に限定されず、必要に応じた適宜の厚さとすることができる。本熱可塑性樹脂シートは、熱可塑性樹脂フィルムと称することもできる。具体的な厚さとしては、例えば、0.01μm以上5000μm以下の範囲とすることができる。更に、本熱可塑性樹脂シートを単独で利用する場合(例えば、本熱可塑性樹脂シート自体を賦形して基材として利用する場合、透光性のフィルムとして利用する場合等)には、50μm以上4800μm以下が好ましく、100μm以上4500μm以下がより好ましく、500μm以上4200μm以下が特に好ましい。一方、本熱可塑性樹脂シートを成形体の賦形を補助する目的で利用する場合には、0.1μm以上2500μm以下が好ましく、1μm以上1000μm以下がより好ましく、10μm以上500μm以下が特に好ましい。
また、本熱可塑性樹脂シートの目付は特に限定されず、必要に応じた適宜の目付とすることができるが、例えば、1g/m以上1000g/m以下とすることができる。とりわけ、成形体の賦形を補助する目的で利用する場合、25g/m以上800g/m以下が好ましい。
〈8〉熱可塑性樹脂シートの製造
本熱可塑性樹脂シートを製造する方法は限定されず、従来公知の方法で製造できる。例えば、押出法、コーティング法、キャスト法、プレス法、射出成形法又はインフレーション法等のシート成形方法を利用できる。また、本熱可塑性樹脂シートは、延伸されていてもよく、延伸されていなくてもよい。
また、本熱可塑性樹脂シートを構成する熱可塑性樹脂組成物の製造方法も限定されないが、例えば、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの溶融混練物と、ポリオレフィン樹脂と、を溶融混練することでより確実に得ることができる。この際、上述の溶融混練物の調製、及び、この溶融混練物とポリオレフィン樹脂との溶融混練では、いずれもどのような溶融混練装置を用いてもよい。例えば、押出機(一軸スクリュー押出機、二軸混練押出機等)、ニーダー、ミキサー(高速流動式ミキサー、バドルミキサー、リボンミキサー等)等を用いることができる。
尚、ポリアミド樹脂と変性エラストマーとの溶融混練温度は限定されないが、例えば、190℃以上350℃以下とすることができ、200℃以上330℃以下が好ましく、205℃以上310℃以下がより好ましい。また、得られた溶融混練物とポリオレフィン樹脂との溶融混練温度は限定されないが、例えば、190℃以上350℃以下とすることができ、200℃以上300℃以下が好ましく、205℃以上260℃以下がより好ましい。
[2]積層シート
本発明の積層シート(3)は、ポリオレフィン樹脂を含んだ基層(31)と、
基層(31)の一面に接合された本発明の熱可塑性樹脂シート(1)と、を有する(図3参照)。
基層31と本熱可塑性樹脂シート1とは、通常、接合されている。この際の接合方法は限定されず、例えば、接着剤を介して接合されていてもよく、熱融着されていてもよい。
また、ポリオレフィン樹脂を含んだ基層31は、その構成材料として、ポリオレフィン樹脂を含有することを意味する。基層31に含まれるポリオレフィン樹脂量は限定されないが、通常、基層31全体を100質量%とした場合に、ポリオレフィン樹脂は50質量%以上含まれる。尚、ポリオレフィン樹脂は、基層31内に均一に含有されてもよく、不均一に含有されてもよい。また、基層31は、ポリオレフィン樹脂のみから構成されてもよい。即ち、基層31全体を100質量%とした場合に、ポリオレフィン樹脂が100質量%含まれてもよい。基層31に含まれるポリオレフィン樹脂については、本熱可塑性樹脂シート1を構成するポリオレフィン樹脂に関する説明をそのまま適用できる。
基層31を構成するポリオレフィン樹脂と、本熱可塑性樹脂シート1を構成するポリオレフィン樹脂とは、異なってもよいが、同種であることが好ましい。同種であることにより、より高い親和性を得ることができ、基層31と本熱可塑性樹脂シート1とを接着剤を介することなく接合し易くでき好ましい。同種であるとは、例えば、ポリオレフィン樹脂をなす重合体の構成全単位のうちの50%以上(好ましくは70%以上、より好ましくは90%以上)が同じである場合を含む。当然ながら、基層31を構成するポリオレフィン樹脂と、本熱可塑性樹脂シート1を構成するポリオレフィン樹脂とが、互いに異なる構成単位を含む場合は、同じ構成単位の上限は100%未満となり、異なる構成単位を含まない場合には同じ構成単位の割合は100%となる。
更に、積層シート3は、基層31と熱可塑性樹脂シート1のみからなってもよいが、他層32を有することができる。この場合、本積層シート3の構成としては、例えば、図3(b)に例示するように、本熱可塑性樹脂シート1を、基層31と他層32とで挟んだ形態とすることができる。他層32としては、基層31と同じポリオレフィン樹脂を含んだ他層とすることができる。
具体的には、本積層シート3としては、基層31をポリプロピレンシートとし、本熱可塑性樹脂シート1が、ポリオレフィン樹脂としてポリプロピレンを含んだ形態が挙げられる(図3(a)及び図3(b)参照)。
更に、本積層シート3としては、基層31をポリプロピレンシートとし、本熱可塑性樹脂シート1がポリオレフィン樹脂としてポリプロピレンを含み、更に、他層32として、ポリアミド樹脂からなる層を有する形態が挙げられる(図3(b)参照)。
基層31の厚さは特に限定されず、必要に応じた適宜の厚さとすることができるが、例えば、1μm以上5000μm以下の範囲とすることが好ましい。とりわけ、成形体の賦形を補助する目的で本積層シート利用する場合、10μm以上1000μm以下が好ましく、50μm以上500μm以下がより好ましい。
また、基層31の目付は特に限定されず、必要に応じた適宜の目付とすることができるが、例えば、1g/m以上1000g/m以下とすることができる。とりわけ、成形体の賦形を補助する目的で利用する場合、25g/m以上800g/m以下が好ましい。
本積層シート3は、前述のように、本熱可塑性樹脂シート1を含むため、ポリオレフィン樹脂を含んだ成形体を加圧成形する際の賦形補助シートとして好適に利用できる。即ち、本熱可塑性樹脂シート1は、S140/S120≧1.2という特性を有するため、積層シート3内において、同温において、基層31よりも硬いが、伸び易い性質を維持することができる。更に、ポリオレフィン樹脂からなる成形体や、ポリオレフィン樹脂を含んだ成形体の成形時に、補助シートとして利用した積層シートは、そのまま成形体に一体化させて、成形体表面に残存させる(図4参照)ことができる。即ち、補助シートとして利用した後は、そのまま、本積層シート3を、基体51の表面に熱融着させて、成形体5の一部とする(図4参照)ことができる。こうして得られた成形体5は、極めて優れた耐衝撃性を発揮させることができる。
[3]成形体
本発明の成形体(5)は、ポリオレフィン樹脂を含んだ基体(51)と、
基体(51)の一面に接合された本発明の熱可塑性樹脂シート(1)又は本発明の積層シート(3)と、を有する(図4参照)。
(1)成形体の構成
本熱可塑性樹脂シート1及び本積層シート3については、前述の通りである。一方、基体51としては、ポリオレフィン樹脂のみからなる成形体や、ポリオレフィン樹脂をバインダとして含んだ繊維補強成形体が挙げられる。即ち、繊維補強成形体は、補強繊維と、この補強繊維同士を結着しているバインダと、を含み、このバインダとしてポリオレフィン樹脂が利用された成形体である。
基体51の形態は限定されないが、例えば、全体として略一様な厚みを有する板状をなすことができる。また、必要に応じて、本成形体を構成する凹凸形状を有することができる。特に本成形体5は、基体51が、図4(a)及び図4(b)に示すように、大きく絞り込んで賦形された深絞り部55を有する形態である場合に好適である。このような深絞り部55を形成する際に、本熱可塑性樹脂シート1や、本積層シート3を補助シートとして利用することにより、好適な賦形を行うことができる。即ち、例えば、基体51が十分に深絞りされない状況や、過度な薄肉化を生じることなどを防止できる。加えて、前述のように、成形体5の表面に本熱可塑性樹脂シートや、本積層シートを残存させることで、補強繊維を樹脂バインダで結着した基体51を用いながら、割れ難い、又は、割れない成形体にすることができる。
このような基体51は、例えば、補強繊維と、ポリオレフィン樹脂から形成された繊維(樹脂繊維)との混繊物(繊維同士の混合物)を、加熱圧縮して得ることができる。より具体的には、例えば、補強繊維とポリオレフィン樹脂繊維との混繊物を加熱圧縮した繊維補強ボードを得た後、必要な加工を行い、再度、ポリオレフィン樹脂(樹脂繊維)を加熱軟化させ(図5のPR1参照)、必要な場合には凹凸形状を付与しながら賦形する(図5のPR2参照)ことで基体51を得ることができる。
補強繊維の種類は限定されず、無機繊維(ガラス繊維等)や有機繊維(植物繊維、動物繊維等の天然繊維)を利用できる。これらは1種のみを用いてもよいし2種以上を併用してもよい。これらのうちでは、有機繊維が好ましく、更には天然繊維が好ましく、特に植物繊維が好ましい。植物繊維は、植物に由来する繊維であり、植物から取り出した繊維や、これを加工した繊維が含まれる。植物性繊維には、葉脈系植物繊維、靭皮系植物繊維、木質系植物繊維、その他の植物繊維が含まれる。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、アバカ、サイザル、アガベ、フラックス、ジュート、ヘンプ、ケナフ、ラミー、ココヤシ殻繊維、オイルパーム空果房繊維、稲わら繊維、麦わら繊維、タケ繊維、綿等が挙げられる。
補強繊維の繊維長は限定されないが、平均繊維長が10〜200mm(更に20〜170mm、特に30〜150mm)とすることができる。この平均繊維長は、JIS L1015に準拠して、直接法にて無作為に単繊維を1本ずつ取り出し、伸張させずに真っ直ぐに伸ばし、置尺上で繊維長を測定し、合計200本について測定した値の平均値である。
補強繊維を結着するポリオレフィン樹脂については、本熱可塑性樹脂シート及び本積層シートにおいて説明したポリオレフィン樹脂をそのまま適用できる。また、バインダとしてのポリオレフィン樹脂は、更に、極性基を導入して変性された変性ポリオレフィン樹脂(変性エラストマーを除く)を含むことができる。極性基としては、無水カルボン酸基(−CO−O−OC−)、カルボン酸基(−COOH)、カルボニル基(−CO−)、ヒドロキシル基(−OH)、アミノ基(−NH)、ニトロ基(−NO)、ニトリル基(−CN)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。
本成形体5は、表皮52を有することができる(図4(b)参照)。表皮52は、例えば、基体51の一面側に積層された層であり、その外表面が、成形体5の意匠面となる層である。即ち、通常、表皮52は、成形体5の意匠面を構成する。成形体5が凹凸形状を有する場合には、この凹凸形状に追従して基体51の表面に積層(更に、接合)される。
表皮層12の構成は限定されず、1層のみからなってもよく、2層以上からなってもよい。2層以上からなる場合、例えば、意匠面を有する表層(例えば、合成皮革や織物等)と、クッション層(表皮52の非意匠面側に配置)と、を備えた積層体を、表皮52とすることができる。
(2)成形体の製造
成形体5の製造方法は限定されないが、例えば、基体51として、補強繊維とこれを結着するバインダがポリオレフィン樹脂である基体を利用する場合には、下記方法で製造できる。即ち、補強繊維とポリオレフィン樹脂とを含んで圧縮された繊維補強ボード51を加熱し、ポリオレフィン樹脂を軟化させる加熱工程(PR1)と、ポリオレフィン樹脂が軟化された繊維補強ボード51を賦形する賦形工程(PR2)と、により製造できる。
また、表皮52を備える成形体5の場合には、賦形工程(PR2)とともに、又は、賦形工程(PR2)後に、繊維補強ボード51の一面側に表皮52を接合することができる。
加熱工程(PR1)は、繊維補強ボード51を加熱して、繊維補強ボード51に含まれるポリオレフィン樹脂を軟化させる工程である。この工程で用いる繊維補強ボード51は、成形体5において基体51となる前駆体である。繊維補強ボード51は、補強繊維とポリオレフィン樹脂とを含んで圧縮された板状体であり、通常、平板形状である。繊維補強ボード51の厚さ(加熱工程前における厚さ)は、例えば、1mm以上10mm以下とすることができる。
加熱工程PR1において、繊維補強ボード51は、どのようにして、加熱してもよいが、加熱によって圧縮が過度に開放されないように、圧力を加えながら加熱を行うことが好ましい。このような観点から、ホットプレス機91(図5参照)を用いることが好ましい。加熱条件等は限定されないが、例えば、70℃以上(繊維補強ボード51の内部の温度)にまで加熱することが好ましい。この加熱温度は、更に、80℃以上150℃以下とすることが好ましく、85℃以上130℃以下とすることがより好ましく、90℃以上120℃以下とすることが特に好ましい。
賦形工程(PR2)は、ポリオレフィン樹脂が軟化された繊維補強ボード51を賦形する工程である。この工程は、コールドプレス機92(図5参照)を用いて行うことができる。コールドプレス成形時の成形条件は、特に限定されないが、例えば、成形時の型温度は、20℃以上60℃以下にすることができる。また、型締め時間は30秒以上60秒以下とすることができる。表皮52を利用する場合には、表皮52と本熱可塑性樹脂シート1又は本積層シート3とを積層し、基体51と一括プレスすることにより、繊維補強ボード51の賦形と同時に、表皮52と、本熱可塑性樹脂シート1又は本積層シート3と、を繊維補強ボード55の一面に接合した本成形体5を得ることができる(図5参照)。
本熱可塑性樹脂シート及び本積層シートの用途は特に限定されず、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補助材等を構成するシートとして用いることができる。更に、本成形体5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。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補助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、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、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、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。
更に、本熱可塑性樹脂シート1及び本積層シート3は、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等を構成するシートとして用いることができる。更に、本成形体5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。例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材及び構造材、各種家具(机、椅子、棚、箪笥等)の表装材及び構造材等として用いることができる。その他、包装体、収容体(トレイ等)、保護用部材及びパーティション部材等として用いることができる。また、家電製品(薄型TV、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等)の筐体及び構造体等として用いることができる。その他、電子・電気機器、医療機器、土木建築用材料、食品関係材料、事務機器部品等としても好適に利用できる。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
[1]熱可塑性樹脂シートの作製
(1)実験例1の熱可塑性樹脂シート
下記ポリアミド樹脂のペレットと、下記変性エラストマー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に投入し、混練温度210℃で溶融混練を行い、ペレタイザーを介して、ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの溶融混練物からなるペレットを得た。更に、上記ペレット(ポリアミド樹脂及び変性エラストマーの溶融混練物からなるペレット)と、下記ポリオレフィン樹脂のペレットと、をドライブレンドした後、二軸溶融混練押出機に投入し、混練温度210℃で溶融混練を行い、Tダイ押出機を介して、目付300g/mの熱可塑性樹脂組成物製のシート(実験例1)を得た。
尚、ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの配合割合は、質量比で、55:25:20とした。この質量比の熱可塑性樹脂組成物は、相構造(1)(図1参照)を呈する。
・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℃)
・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℃
・変性エラストマー: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」
(2)実験例2の熱可塑性樹脂シート
ポリオレフィン樹脂とポリアミド樹脂と変性エラストマーとの配合割合を、質量比で、32.5:42.5:25とした以外は、上記(1)と同様にして、目付300g/mの熱可塑性樹脂組成物製のシート(実験例2)を得た。この質量比の熱可塑性樹脂組成物は、相構造(3)(図2参照)を呈する。
(3)実験例3の熱可塑性樹脂シート
Tダイ押出機を用いて、下記ポリオレフィン樹脂を目付300g/mのシートに成形した。
・ポリオレフィン樹脂:ポリプロピレン樹脂、ブロックポリマー、株式会社プライムポリマー製、品名「J−452HP」、融点165℃
(4)実験例4の熱可塑性樹脂シート
Tダイ押出機を用いて、下記ポリアミド樹脂を目付300g/mのシートに成形した。
・ポリアミド樹脂:ナイロン6樹脂、東レ株式会社製、品名「アミランCM1021FS」、融点225℃
[2]熱可塑性樹脂シートの評価
上記[1]で得られた実験例1〜4の各熱可塑性樹脂シートを6mm×35mmの短冊状に裁断して、評価用の試験片を得た。
次いで、チャック間距離を20mm(初期値T)とした引張試験機(インストロン型)に、上記の試験片をセットし、温度80℃で2分間保持した後、温度80℃において試験片が破断するまで、引張速度50mm/分で引張試験を行った。そして、破断点におけるチャック間距離をT(mm)とし、T(mm)/20(mm)×100により算出される値を破断伸び(%)とした。同様にして、温度100℃、温度120℃、温度140℃において、各試験片の破断伸びを計測した。この結果を、表1に表として、図6にグラフ(横軸:試験温度/縦軸:破断伸び)として示した。尚、実験例3では、120℃及び140℃の測定において測定上限に達した。また、このことから実験例3のS140/S120は、実際には1を超えると考えられる。
Figure 0006525122
[3]実施例の効果
図6の結果より、実験例4(PA6)は、温度120〜140℃の間で、破断伸びがほとんど変化していない。即ち、実施例4の熱可塑性樹脂シートをポリプロピレン樹脂の加圧成形時に同時賦形しようとしても、実験例4のシートは、この間の温度域において伸びをコントロールすることができない。また、ポリプロピレンの加圧成形温度域では、ポリプロピレンの伸びに対して実験例4のシートの伸びが非常に小さいために、両者を同時賦形しつつ深絞りを行うことが困難であることが分かる。また、実験例2の熱可塑性樹脂シートは、全温度域にわたって実験例4のシートよりも高い破断伸びを示している。しかしながら、依然として、ポリプロピレンの加圧成形温度域では、ポリプロピレンの伸びに対して実験例2のシートの伸びが非常に小さいために、両者を同時賦形しつつ深絞りを行うことが困難であることが分かる。
これに対して、実験例1の熱可塑性樹脂シートは、温度120〜140℃の間で、ポリプレピレン(実験例3)と同様に破断伸びが非常に大きく変化していることが分かる。具体的には、S140/S120=1.68である。しかしながら、実験例3のシートよりは、どの温度域においても、破断伸びが小さく収まっている。このため、実験例1のシートは、この間の温度域において伸びをコントロールし易いことが分かる。また、ポリプロピレンの加圧成形温度域で、ポリプロピレンの伸びに対して実験例1のシートの伸びが適度に小さいために、両者を同時賦形しつつ深絞りを行うことができることが分かる。
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここに掲げる開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
尚、参考として、上記問題を解決するために、熱可塑性樹脂シートは以下の通りとすることができる。
[1]熱可塑性樹脂シートは、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、含み、
前記相容化剤が、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する変性エラストマーである熱可塑性樹脂からなることができる。
[2]熱可塑性樹脂シートは、[1]に記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、
前記ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、
前記連続相(A)中に分散された分散相であって、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーを含んだ分散相(B)と、を有することができる。
[3]熱可塑性樹脂シートは、[2]に記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記分散相(B)が、前記ポリアミド樹脂を含んだ連続相(B )と、
前記連続相(B )中に分散された前記変性エラストマーを含んだ微分散相(B )と、を有することができる。
[4]熱可塑性樹脂シートは、[1]乃至[3]のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーの溶融混練物と、前記ポリオレフィン樹脂と、の溶融混練物であることができる。
[5]熱可塑性樹脂シートは、[1]乃至[4]のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記ポリアミド樹脂が、主鎖中の隣り合ったアミド結合同士に挟まれた炭化水素基の直鎖炭素数が6以上である構造を有することができる。
[6]熱可塑性樹脂シートは、[1]乃至[5]のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、前記変性エラストマーは、エチレン若しくはプロピレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を骨格としたオレフィン系熱可塑性エラストマー、又は、スチレン骨格を有するスチレン系熱可塑性エラストマーであることができる。
[7]熱可塑性樹脂シートは、[1]乃至[6]のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートにおいて、温度140℃における破断伸びをS 140 (%)とし、温度120℃における破断伸びをS 120 (%)とした場合に、S 140 がS 120 の1.2倍以上であることができる。
[8]積層シートは、ポリオレフィン樹脂を含んだ基層と、
前記基層の一面に接合された[1]乃至[7]のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートと、を有することができる。
[9]成形体は、ポリオレフィン樹脂を含んだ基体と、
前記基体の一面に接合された[1]乃至[7]のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シート、又は、請求項8に記載の積層シートと、を有することができる。
[10]成形体は、[9]に記載の成形体において、前記基体は、補強繊維と、前記補強繊維同士を結着しているバインダと、を含み、
前記バインダは、前記ポリオレフィン樹脂であることができる。
1;熱可塑性樹脂シート、
3;積層シート、31;基層(ポリオレフィン樹脂を含んだ基層)、
5;成形体、51;基体(ポリオレフィン樹脂を含んだ基体、又は、その前駆体)、52;表皮、55;深絞り部、
91;ホットプレス機、92;コールドプレス機、
A;連続相、
B;分散相、
;連続相(分散相B内の連続相)、
;微分散相(分散相B内の分散相)、
、A;連続相、
A1、BA2;分散相、
A11;連続相(分散相BA1内の連続相)、
A12;微分散相(分散相BA1内の分散相)、
PR1;加熱工程、PR2;賦形工程。

Claims (11)

  1. ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、含み、
    前記相容化剤が、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する変性エラストマーである熱可塑性樹脂からなり、前記ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、
    前記連続相(A)中に分散された分散相であって、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーを含んだ分散相(B)と、を有し、
    前記分散相(B)が、前記ポリアミド樹脂を含んだ連続相(B )と、
    前記連続相(B )中に分散された前記変性エラストマーを含んだ微分散相(B )と、を有することを特徴とする熱可塑性樹脂シート。
  2. 前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーの溶融混練物と、前記ポリオレフィン樹脂と、の溶融混練物である請求項1に記載の熱可塑性樹脂シート。
  3. 前記ポリアミド樹脂が、主鎖中の隣り合ったアミド結合同士に挟まれた炭化水素基の直鎖炭素数が6以上である構造を有する請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂シート。
  4. 前記変性エラストマーは、エチレン若しくはプロピレンと炭素数3〜8のα−オレフィンとの共重合体を骨格としたオレフィン系熱可塑性エラストマー、又は、スチレン骨格を有するスチレン系熱可塑性エラストマーである請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シート。
  5. 温度140℃における破断伸びをS140(%)とし、温度120℃における破断伸びをS120(%)とした場合に、S140がS120の1.2倍以上である請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シート。
  6. ポリオレフィン樹脂を含んだ基層と、
    前記基層の一面に接合された請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シートと、を有することを特徴とする積層シート。
  7. ポリオレフィン樹脂を含んだ基体と、
    前記基体の一面に接合された請求項1乃至のうちのいずれかに記載の熱可塑性樹脂シート、又は、請求項に記載の積層シートと、を有することを特徴とする成形体。
  8. 前記基体は、補強繊維と、前記補強繊維同士を結着しているバインダと、を含み、
    前記バインダは、前記ポリオレフィン樹脂である請求項に記載の成形体。
  9. ポリオレフィン樹脂を含んだ基体と、
    前記基体の一面に接合された熱可塑性樹脂シート、又は、積層シートと、を有し、
    前記基体は、補強繊維と、前記補強繊維同士を結着しているバインダと、を含み、
    前記バインダは、前記ポリオレフィン樹脂であり、
    前記熱可塑性樹脂シートは、ポリオレフィン樹脂と、ポリアミド樹脂と、相容化剤と、含み、
    前記相容化剤が、前記ポリアミド樹脂に対する反応性基を有する変性エラストマーである熱可塑性樹脂からなり、
    前記積層シートは、ポリオレフィン樹脂を含んだ基層と、前記基層の一面に接合された前記熱可塑性樹脂シートと、を有することを特徴とする成形体。
  10. 前記熱可塑性樹脂シートは、前記ポリオレフィン樹脂を含んだ連続相(A)と、
    前記連続相(A)中に分散された分散相であって、前記ポリアミド樹脂及び前記変性エラストマーを含んだ分散相(B)と、を有する請求項9に記載の成形体。
  11. 前記熱可塑性樹脂シートは、温度140℃における破断伸びをS140(%)とし、温度120℃における破断伸びをS120(%)とした場合に、S140がS120の1.2倍以上である請求項9又は10に記載の成形体。
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