JP6575590B2 - 長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品およびその製造方法 - Google Patents

長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品およびその製造方法 Download PDF

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Description

本発明は長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物、成形品およびそれらの製造方法、特に、ブロー中空成形品および該成形品の製造方法に関するものである。
近年、自動車の省資源、省エネルギー、二酸化炭素低減を目的とした低燃費化が要求される中で、自動車部品についての軽量化が特に求められるようになってきている。
従来、金属によって形成されている各種材料の軽量化を図るには、金属よりも低比重の樹脂材料、特に、ポリアミド系材料への置き換えが進んできたが、ポリアミド系材料は金属材料に比べて、耐熱性が不十分であることから、使用に際し制限が生じていた。このため、より耐熱性に優れた樹脂材料が求められていた。
特に、自動車部品としてエンジンルーム内のダクト類を従来のアルミ材料から、樹脂材料を用いたブロー中空成形品への置き換えが進んでおり、現在は、主としてポリアミド系材料が使用されている。しかし、主に排気ガスと接触する部材であることから、ポリアミド系材料では耐熱性が不十分であるため、耐熱性が高く、しかも耐薬品性、耐衝撃性も兼備したブロー中空成形用材料が求められていた。
このため、耐熱性や耐薬品性、難燃性および電気特性などに優れるエンジニアリングプラスチックとして、ポリアリーレンスルフィド樹脂(以下、PAS樹脂と略称することがある)の使用が、自動車部品だけでなく電気・電子部品や精密機械部品などの各種用途に対し、検討されている。しかしながら、当該ポリアリーレンスルフィド樹脂を用いた成形品は脆いことが知られており、各種フィラーを添加し、耐衝撃性を付与した成形品が提供されてはいるものの、いまだ金属材料を代替するには不充分であった。
特に、ポリアリーレンスルフィド樹脂を用いたブロー中空成形用材料の検討は古くから種々試みられているものの、ポリアリーレンスルフィド樹脂を成形加工する際、その溶融流動性が非常に大きいことから、通常の押出ブロー成型、すなわちパリソンを押出してそれをブロー成形する方法では、パリソンのドローダウンが非常に大きく、偏肉の少ない容器に成形することが極めて困難であるという問題点があった。このため、ほとんどが射出成形法に限られ、ポリアリーレンスルフィド樹脂の成形品は小型のものが大部分で、たとえばブロー成形などによるボトルおよびタンクなどの大型部品への応用はあまりなされていないのが実情であった。
ポリアリーレンスルフィド樹脂のブロー成形への応用例として、ポリアリーレンスルフィド樹脂とエポキシ基含有オレフィン系共重合体とを溶融混練して得られる樹脂組成物が知られている(特許文献1)。しかしながら該ポリアリーレンスルフィド樹脂は、溶融粘度は高いものの末端カルボキシ基の割合が多く、低分子量成分を多く含むポリアリーレンスルフィド樹脂であった。このため、ブロー中空成形を行う際の耐ドローダウン性や偏肉性といった組成物の成形性に改良の余地があるだけでなく、特に、ポリアリーレンスルフィド樹脂の低分子量成分とエポキシ基含有オレフィン系共重合体との反応物の割合が高くなるため、機械的強度、特に耐冷熱衝撃性にも改良の余地があり、自動車エンジン周りなど、より過酷な環境下で使用されるに至っていなかった。
そこで、特定量の末端カルボキシ基濃度を有する高分子量リニア型ポリアリーレンスルフィド樹脂をオレフィン系重合体と組み合わせることで、成形性に優れ、かつ耐冷熱衝撃性等の機械的強度に優れたブロー中空成形品が知られている(特許文献2)。しかしながら、オレフィン系重合体の使用はポリアリーレンスルフィド樹脂を含むブロー中空成形品に対し、耐衝撃性等の機械的強度を付与することができる反面、耐熱性を低下させる原因にもなっていた。そのため、ポリアリーレンスルフィド樹脂の優れた耐熱性を維持しつつ、かつ耐衝撃性等の機械的強度に優れたブロー中空成形品が求められていた。
特開平3−236930号公報 WO2001/148929号パンフレット
従って、本発明が解決しようとする課題は、ポリアリーレンスルフィド樹脂の優れた耐熱性を維持しつつ、耐衝撃性等の機械的強度に優れたポリアリーレンスルフィド樹脂成形品、当該成形品を提供するためのポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれらの製造方法を提供することにある。さらに成形品のなかでも特に、耐衝撃性等の機械的強度に優れつつ、かつ、耐ドローダウン性、偏肉性や内面平滑性といった成形性に優れたブロー中空成形品、当該成形品を提供するためのポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれらの製造方法を提供することにある。
本発明者等は、上記の課題を解決するため、鋭意研究を重ねた結果、ポリアリーレンスルフィド樹脂と5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含む長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂とドライブレンドした後、当該ドライブレンド物を溶融し、続いて成形することで、耐衝撃性等の機械的強度に優れた長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、ポリアリーレンスルフィド樹脂と、5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含むブロー中空成形品の製造方法であって、
ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含む長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)とドライブレンドした後、ポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上に加熱してポリアリーレンスルフィド樹脂を溶融し、続いて成形することを特徴とする長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法、に関する。
また、本発明は、ポリアリーレンスルフィド樹脂と、5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含み、
シリンダー温度316℃、オリフィス径3mmのメルトインデクサーで測定されたMFR値が10〜100〔g/10min〕の範囲にあること、
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂と前記繊維強化材の合計100質量部に対して、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂が99〜25質量部の範囲であり、前記繊維強化材が1〜75質量部の範囲であることを特徴とする長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品、に関する。
本発明によれば、ポリアリーレンスルフィド樹脂の優れた耐熱性を維持しつつ、耐衝撃性等の機械的強度に優れたポリアリーレンスルフィド樹脂成形品、当該成形品を提供するためのポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれらの製造方法を提供することができる。さらに成形品のなかでも特に、耐衝撃性等の機械的強度に優れつつ、かつ、耐ドローダウン性、偏肉性や内面平滑性といった成形性に優れたブロー中空成形品、当該成形品を提供するためのポリアリーレンスルフィド樹脂組成物およびそれらの製造方法を提供することができる。
本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法は、ポリアリーレンスルフィド樹脂と、5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含む長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法であって、
ポリアリーレンスルフィド樹脂(a)と5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含む長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂(b)とドライブレンドした後、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上に加熱して前記ポリアリーレンスルフィド樹脂を溶融し、続いて成形することを特徴とする。
本発明で用いる長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物について説明する。
本発明で用いるポリアリーレンスルフィド樹脂は、芳香族環と硫黄原子とが結合した構造を繰り返し単位とする樹脂構造を有するものであり、具体的には、下記式(1)
Figure 0006575590
(式中、R及びRは、それぞれ独立して水素原子、炭素原子数1〜4のアルキル基、ニトロ基、アミノ基、フェニル基、メトキシ基、エトキシ基を表す。)で表される構造部位と、必要に応じてさらに下記式(2)
Figure 0006575590
で表される3官能性の構造部位と、を繰り返し単位とする樹脂である。下記式(8)で表される3官能性の構造部位は、他の構造部位との合計モル数に対して、0.001〜3モル%が好ましく、特に0.01〜1モル%であることが好ましい。
ここで、前記式(1)で表される構造部位は、特に該式中のR及びRは、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(A)の機械的強度の点から水素原子であることが好ましく、その場合、下記式(3)で表されるパラ位で結合するもの、及び下記式(4)で表されるメタ位で結合するものが挙げられる。
Figure 0006575590
これらの中でも、特に繰り返し単位中の芳香族環に対する硫黄原子の結合は前記構造式(3)で表されるパラ位で結合した構造であることが前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の耐熱性や結晶性の面で好ましい。
また、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂は、前記式(1)や式(2)で表される構造部位のみならず、下記の構造式(5)〜(8)
Figure 0006575590
で表される構造部位を、前記式(1)と式(2)で表される構造部位との合計の30モル%以下で含んでいてもよい。特に本発明では上記式(5)〜(8)で表される構造部位は10モル%以下であることが、ポリアリーレンスルフィド樹脂の耐熱性、機械的強度の点から好ましい。前記ポリアリーレンスルフィド樹脂中に、上記式(5)〜(8)で表される構造部位を含む場合、それらの結合様式としては、ランダム共重合体、ブロック共重合体の何れであってもよい。
また、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂は、その分子構造中に、ナフチルスルフィド結合などを有していてもよいが、他の構造部位との合計モル数に対して、3モル%以下が好ましく、特に1モル%以下であることが好ましい。
前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の製造方法としては、特に限定されないが、例えば1)硫黄と炭酸ソーダの存在下でジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、2)極性溶媒中でスルフィド化剤等の存在下にジハロゲノ芳香族化合物を、必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加えて、重合させる方法、3)p−クロルチオフェノールを、必要ならばその他の共重合成分を加えて、自己縮合させる方法、等が挙げられる。これらの方法のなかでも、2)の方法が汎用的であり好ましい。反応の際に、重合度を調節するためにカルボン酸やスルホン酸のアルカリ金属塩を添加したり、水酸化アルカリを添加しても良い。上記2)方法のなかでも、加熱した有機極性溶媒とジハロゲノ芳香族化合物とを含む混合物に含水スルフィド化剤を水が反応混合物から除去され得る速度で導入し、有機極性溶媒中でジハロゲノ芳香族化合物とスルフィド化剤とを、必要に応じてポリハロゲノ芳香族化合物と加え、反応させること、及び反応系内の水分量を該有機極性溶媒1モルに対して0.02〜0.5モルの範囲にコントロールすることによりポリアリーレンスルフィド樹脂を製造する方法(特開平07−228699号公報参照。)や、固形のアルカリ金属硫化物及び非プロトン性極性有機溶媒の存在下でジハロゲノ芳香族化合物と必要ならばポリハロゲノ芳香族化合物ないしその他の共重合成分を加え、アルカリ金属水硫化物及び有機酸アルカリ金属塩を、硫黄源1モルに対して0.01〜0.9モルの有機酸アルカリ金属塩および反応系内の水分量を非プロトン性極性有機溶媒1モルに対して0.02モル以下の範囲にコントロールしながら反応させる方法(WO2010/058713号パンフレット参照。)で得られるものが特に好ましい。ジハロゲノ芳香族化合物の具体的な例としては、p−ジハロベンゼン、m−ジハロベンゼン、o−ジハロベンゼン、2,5−ジハロトルエン、1,4−ジハロナフタレン、1−メトキシ−2,5−ジハロベンゼン、4,4’−ジハロビフェニル、3,5−ジハロ安息香酸、2,4−ジハロ安息香酸、2,5−ジハロニトロベンゼン、2,4−ジハロニトロベンゼン、2,4−ジハロアニソール、p,p’−ジハロジフェニルエーテル、4,4’−ジハロベンゾフェノン、4,4’−ジハロジフェニルスルホン、4,4’−ジハロジフェニルスルホキシド、4,4’−ジハロジフェニルスルフィド、及び、上記各化合物の芳香環に炭素原子数1〜18のアルキル基を有する化合物が挙げられ、ポリハロゲノ芳香族化合物としては1,2,3−トリハロベンゼン、1,2,4−トリハロベンゼン、1,3,5−トリハロベンゼン、1,2,3,5−テトラハロベンゼン、1,2,4,5−テトラハロベンゼン、1,4,6−トリハロナフタレンなどが挙げられる。また、上記各化合物中に含まれるハロゲン原子は、塩素原子、臭素原子であることが望ましい。
重合工程により得られたポリアリーレンスルフィド樹脂を含む反応混合物の後処理方法としては、特に制限されるものではないが、例えば、(1)重合反応終了後、先ず反応混合物をそのまま、あるいは酸または塩基を加えた後、減圧下または常圧下で溶媒を留去し、次いで溶媒留去後の固形物を水、反応溶媒(又は低分子ポリマーに対して同等の溶解度を有する有機溶媒)、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類などの溶媒で1回または2回以上洗浄し、更に中和、水洗、濾過および乾燥する方法、或いは、(2)重合反応終了後、反応混合物に水、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素などの溶媒(使用した重合溶媒に可溶であり、かつ少なくともポリアリーレンスルフィドに対しては貧溶媒である溶媒)を沈降剤として添加して、ポリアリーレンスルフィドや無機塩等の固体状生成物を沈降させ、これらを濾別、洗浄、乾燥する方法、或いは、(3)重合反応終了後、反応混合物に反応溶媒(又は低分子ポリマーに対して同等の溶解度を有する有機溶媒)を加えて撹拌した後、濾過して低分子量重合体を除いた後、水、アセトン、メチルエチルケトン、アルコール類などの溶媒で1回または2回以上洗浄し、その後中和、水洗、濾過および乾燥をする方法、(4)重合反応終了後、反応混合物に水を加えて水洗浄、濾過、必要に応じて水洗浄の時に酸を加えて酸処理し、乾燥をする方法、(5)重合反応終了後、反応混合物を濾過し、必要に応じ、反応溶媒で1回または2回以上洗浄し、更に水洗浄、濾過および乾燥する方法、等が挙げられる。
尚、上記(1)〜(5)に例示したような後処理方法において、ポリアリーレンスルフィド樹脂の乾燥は真空中で行なってもよいし、空気中あるいは窒素のような不活性ガス雰囲気中で行なってもよい。
ポリアリーレンスルフィド樹脂の溶融粘度は、ブロー成形に適した範囲のものであれば特に限定されるものではないが、300℃、剪断速度10sec−1における溶融粘度が10〜500Pa・sの範囲のものが好ましく、さらに25〜300Pa・sの範囲のものがより好ましく、さらに45〜200Pa・sの範囲のものがより好ましい。溶融粘度が10Pa・s以上であれば、ドローダウンが起こりにくくなり、一方、500Pa・s以下であれば、パリソンの押出安定性が良好となり、偏肉のない均一な成形品が得られやすくなる。
また、該ポリアリーレンスルフィド樹脂の非ニュートン指数は、ブロー成形に適した範囲のものであれば特に限定されるものではないが、0.9〜1.2の範囲のものが好ましい。
このように本発明に用いるポリアリーレンスルフィド樹脂は、ポリアリーレンスルフィド樹脂自体がブロー中空成形に適した高い溶融粘度を有することに加え、リニア型構造の中でも非ニュートン指数が0.9〜1.2の分岐度の低い直鎖構造を有するものである場合には、前記繊維強化材と反応して溶融混練物の溶融粘度が過度に高くなることを防ぎ、偏肉のない優れた成形性を発揮することができ、ブロー中空成形品の機械的強度、とくに耐衝撃性を改善することができる傾向となる。
なお、本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法において、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物中に含まれるポリアリーレンスルフィド樹脂(「ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)」と記すことがある)と、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物とドライブレンドするポリアリーレンスルフィド樹脂(「ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)」と記すことがある)とは、上述したポリアリーレンスルフィド樹脂の定義に含まれるものであれば同一であっても、異なっても良い。
本発明で用いる繊維強化材の種類としては、公知の無機繊維強化材や有機繊維強化材を用いることできる。例えば、ガラス繊維強化材、金属繊維強化材、バサルト繊維強化材、カーボン繊維(炭素繊維)強化材、アラミド繊維(全芳香族ポリアミド繊維)強化材、ナイロンMXD6繊維(m−キシリレンジアミンとアジピン酸との共縮重合体からなる繊維)強化材、PET繊維強化材、PBT繊維強化材、全芳香族ポリエステル繊維(ケブラー繊維)強化材等を挙げることができる。
これらの繊維強化材はモノフィラメントの形として用いられるばかりでなく、モノフィラメントの多数本を集束剤で相互に集束したロービングを用いることができる。ロービングとしては、平均繊維径5〜50μmの範囲、好ましくは平均繊維径6〜30μmの範囲のモノフィラメントで、かつ、500〜60000本の範囲のモノフィラメントを集束したものを用いることが好ましく、さらに平均繊維径9〜24μmの範囲のモノフィラメントで、かつ1000〜20000本のモノフィラメントを集束したものを用いることがより好ましい。更にこれらのロービングを2本以上合糸した形で用いることもできる。またこれらのロービング自体に撚りが付与されたものも用いることができる。また、集束剤としては、例えば、無水マレイン酸系化合物、ウレタン系化合物、アクリル系化合物、エポキシ系化合物、及びこれら化合物の共重合体から選ばれる1種以上を含有する集束剤が挙げられ、エポキシ系化合物、ウレタン系化合物を含有する集束剤が好ましいものとして挙げられる。このうち、エポキシ系化合物、ウレタン系化合物が好ましいものとして挙げられ、さらにエポキシ系化合物がより好ましいものとして挙げられる。エポキシ系化合物としては、ビスフェノール・エピクロルヒドリン型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、テトラエポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルアミン、エポキシアルキルエステルあるいはエポキシ化不飽和化合物などが例示される。また、ウレタン系化合物としては、m−キシリレンジイソシアナート(XDI)、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアナート)(HMDI)やイソホロンジイソシアナート(IPDI)等のイソシアネートと、ポリエステル系やポリエーテル系のジオールとから合成されるものなどが挙げられる。
本発明は、必要に応じて熱可塑性エラストマを用いることができる。必要に応じて用いることができる熱可塑性エラストマとしては、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、イソシアナト基または下記の構造式(1)、構造式(2)
Figure 0006575590
(但し、構造式(1)、構造式(2)中、Rは炭素原子数1〜8のアルキル基を表す。)で表される部分構造からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有する熱可塑性エラストマであることが好ましい。これらの基または部分構造は、カルボキシ基と相溶性の良い官能基または反応性を有する官能基であるため、カルボキシ基を有するポリアリーレンスルフィド樹脂と溶融混練されることによって良好に相溶ないし反応する。その結果、本発明の成形品は機械的強度、特に優れた曲げ強度、高耐衝撃性、高い曲げ弾性率を奏することができることから好ましい。
前記熱可塑性エラストマとしては、例えばα−オレフィンと前記官能基を有していてもよいビニル重合性化合物などの単量体とを共重合して得られるポリオレフィンであることが好ましい。前記α−オレフィンは、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−1等の炭素数2〜8のα−オレフィン等が挙げられる。前記官能基を有していてもよいビニル重合性化合物としては、例えば(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸エステル等のα,β−不飽和カルボン酸及びそのアルキルエステル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、その他の炭素数4〜10の不飽和ジカルボン酸とそのモノ及びジエステル、その酸無水物等のα,β−不飽和ジカルボン酸及びその誘導体等が挙げられる。
より具体的に説明すれば、例えば、エポキシ基を有するポリオレフィンは、エポキシ基を有するオレフィン系重合体であれば特に限定されないが、α−オレフィンとα,β−不飽和酸のグリシジルエステルからなる共重合体が好ましく用いられる。α−オレフィンとしてはエチレン、プロピレンおよびブテン−1などが挙げられる。また、α,β−不飽和酸のグリシジルエステルとしては、具体的にはアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルおよびエタクリル酸グリシジルなどが挙げられる。α−オレフィンに対する、各単量体成分の変性割合は、特に制限されるものではないが、共重合体中の変性部位を各単量体質量に換算し、共重合体100質量に対する割合として0.1〜15質量部、中でも0.5〜10質量部の範囲が好ましい。
またアミノ基またはイソシアナト基を有するポリオレフィンは、たとえば、上記のカルボン酸で変性されたポリオレフィンに、アルキレンジアミンやアルキレンジイソシアネートといった多価アミンや多価イソシアネートを反応させて得ることができる。アルキレンジアミンとしてはアルキレンジアミンとしては、エチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、エチレンジイソシアナト、ペンタメチレンジイソシアナト、ヘキサメチレンジイソシアナト等が挙げられる。
また、カルボキシ基と反応する官能基を有していない、いわゆる未変性オレフィン系重合体を用いることもでき、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリ1−ブテン、ポリ1−ペンテン、ポリメチルペンテンなどの単独重合体、エチレン−α−オレフィン共重合体などが用いられる。これらのなかでも、エチレン−α−オレフィン共重合体が好ましい。
該エチレン−α−オレフィン共重合体は、エチレンおよび炭素数3〜20を有する少なくとも1種以上のα−オレフィンを構成成分とする共重合体である。上記の炭素数3〜20のα−オレフィンとして、具体的にはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセン、12−エチル−1−テトラデセンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。これらα−オレフィンの中でも炭素数6から12であるα−オレフィンを用いた共重合体が機械強度の向上、改質効果の一層の向上が見られるためより好ましい。
官能基を有していない、いわゆる未変性ポリオレフィンを用いる場合、その溶融粘度は特に制限されるものではないが、メルトフトーレイト(温度190℃、荷重2.16kg)による測定で0.01〜70ポイズの範囲のものが好ましい。
なお、オレフィン系重合体には、本発明の効果を損わない範囲で、他のオレフィン系モノマ、たとえばアクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニルおよびビニルエーテルなどを共重合させてもよい。
本発明に用いることができる熱可塑性エラストマは、ポリアリーレンスルフィド樹脂を混練する温度で、溶融し、混合分散可能であることが好ましい。その点から、融点が300℃以下であり、室温でゴム弾性を有するエラストマがより好ましい。とりわけ、耐熱性、混合の容易さ、耐氷結性向上の点を考慮した場合、ガラス転移点が−30℃以下のものを用いると、極低温でもゴム弾性を有するため好ましい。前記ガラス転移点は、耐氷結性向上の点では低いほど好ましいが、通常−180〜−30℃の範囲のものが好ましく、−150〜−30℃の範囲のものが特に好ましい。
上述した、カルボキシ基と相溶性の良い官能基または反応性を有する官能基を有するポリオレフィン、ないし、当該官能基を有していない、いわゆる未変性ポリオレフィンは、それぞれ、一種または複数種を適宜組合せて用いることができる。
なお、本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法において、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物中に、前記熱可塑性エラストマ(「熱可塑性エラストマ(b1)」と記すことがある)を加えても良く、また、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物とドライブレンドする成分として、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)に、さらに前記熱可塑性エラストマ(「熱可塑性エラストマ(b2)」と記すことがある)を加えても良く、また、その両方であっても良い。
本発明で用いる長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、ポリアリーレンスルフィド樹脂と、5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含有する。当該該長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、特開2003−192911号公報記載の方法などの方法に準拠して製造することができ、例えば、連続した繊維(モノフィラメントないしロービング)に、溶融したポリアリーレンスルフィド樹脂を塗布又は含浸させ、次いで冷却して得られるストランドを5mm超の長さに切断して得ることができる。その際、溶融したポリアリーレンスルフィド樹脂に、必要に応じて前記熱可塑性エラストマ、加工安定剤、酸化安定剤、成形助剤その他の添加剤などを加えることもできる。
本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を作製する過程においては、基材樹脂であるポリアリーレンスルフィド樹脂を、必要に応じて前記熱可塑性エラストマ、加工安定剤、酸化安定剤、成形助剤、フィラーその他の添加剤などと配合した上で、加熱機構を有する単軸または二軸スクリュー押出機へ投入してポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上、好ましくは該融点+10℃以上の温度範囲で、より好ましくは融点+10℃〜融点+100℃の温度範囲で、さらに好ましくは融点+20℃〜融点+50℃の温度範囲で、溶融混練を行なって流動可能状態へ移行させた後に含浸装置(含浸ダイス)へ所定速度で装入する。
該含浸装置は、連続した繊維がロービングの場合には開繊含浸装置を用いる。開繊含浸装置は溶融樹脂貯留部、上流側の境壁又は上流側の天板に穿設された繊維導入孔(導入口)を備えると共に下流側の境壁に穿設された賦形ノズルを備え、同装置中には2本以上の開繊ピン(長繊維の移動に拘わらず回転しない様に固定されている)又は開繊ロール(長繊維の移動に伴って自発的又は随伴的に回転可能)が下流側へ向けて系列的にしかも左右壁を架橋する状態で両壁に固定又は回転(回動)可能に装着されている。なお、開繊ピン又は開繊ロールが所定の間隙等を介して上下2段以上に装着されていても良い。上記の開繊含浸装置の中で連続した繊維を溶融樹脂中に導入し、開繊ピン又は開繊ロールに千鳥型に周回させるか、または上下2段に所定間隔だけ離して設置された2本の開繊ピンの中間を両者の何れにも接触させずに通過させるか、によってロービングの開繊と開繊した繊維への溶融樹脂の塗布または含浸を行えばよい。
次いで、含浸装置から押し出されたストランド状物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂の溶融温度未満、好ましくは室温(23℃)まで冷却して、無端の繊維を引抜成形したストランドが得られる。その際、繊維強化材ないしロービングに撚りを付与することもでき、例えば、連続した繊維強化材ないしロービングの複数本、好ましくは2〜30本を含浸装置に通し、複数本の繊維強化材ないしロービングを撚りながら巻き取り、一本のストランドを形成することもできる。本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、得られたストランドを5mm超の範囲、好ましくは5mmを超えてかつ30mm以下の範囲、より好ましくは6mm以上、かつ20mm以下の範囲、さらに好ましくは6mm以上、かつ15mm以下の範囲の長さに切断することによって柱状のペレットとして得られる。なお、ペレット直径とペレット長は、本発明の効果を損ねなければ特に限定されないが、ペレット直径が1.0〜6.0mmの範囲とすることが好ましく、さらに1.5〜4.0mmの範囲とすることがより好ましい。また、ペレット長はストランドを切断した際の長さと同じである。
このような方法で得られた繊維強化材のアスペクト比は、250〜5000の範囲であり、好ましくは600〜4000の範囲であり、さらに好ましくは800〜3000の範囲である。また、5mm超の繊維長を有する繊維強化材に、5mm以下の繊維長を有する繊維強化材を加えることもできるが、その場合でも、数平均で120〜3000の範囲に調整することが発明の効果を維持できる観点から好ましい。
このようにして得られた長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、無端の繊維を引抜成形したストランドを切断して得られる柱状ペレットであることから、該ペレット中の繊維強化材の繊維長は該ペレットの長さ以上になる。このような長繊維長の繊維を用いると、溶融成形時、特に、ブロー成形時のパリソン中に長繊維同士の物理的な絡まりあいが生じ、ドローダウン性を改善することができる。さらに、繊維表面に樹脂との相互作用を高めるための反応性を付与した収束剤を塗布するとポリアリーレンスルフィド樹脂との密着性が高まり、繊維と樹脂の界面でより強固に密着し、ドローダウン性を改善することができる。さらに長繊維長の繊維を用いることで、機的物性、特に耐衝撃性が向上させることができる。
なお、長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物において、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と、前記繊維強化材と、必要に応じて用いられる前記熱可塑性エラストマ(b1)の割合は、本発明の効果を損ねない範囲であれば特に限定されないが、以下の通りである。
すなわち、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と繊維強化材との合計100質量部に対し、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)が99〜20質量部の範囲であり、かつ前記繊維強化材が1〜80質量部の範囲であることが好ましく、さらにポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)が95〜30質量部の範囲であり、かつ前記繊維強化材が5〜70質量部の範囲であることがより好ましい。この範囲の配合割合を採用することによって、溶融成形性に優れ、耐熱性、耐薬品性、耐衝撃性に代表される機械物性に優れた成形品が得られる傾向となるが、特に、ブロー中空成形時パリソンのドローダウンが起こりにくくなり良好なブロー成形性を示し、かつ耐熱、耐薬品性のすぐれたブロー中空成形品が得られる傾向となる。
さらに、長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物に前記熱可塑性エラストマを加える場合には、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と繊維強化材と前記熱可塑性エラストマ(b1)の合計100質量部に対し、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)が98〜19質量部の範囲であり、かつ前記繊維強化材が1〜79質量部の範囲であり、かつ前記熱可塑性エラストマ(b1)が1〜30質量部の範囲であることが好ましく、さらにポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)が94〜29質量部の範囲であり、かつ前記繊維強化材が5〜69質量部の範囲であり、かつ前記熱可塑性エラストマ(b1)が1〜20質量部の範囲であることがより好ましい。この範囲の配合割合を採用することによって溶融成形性に優れ、耐熱性、耐薬品性、特に、耐衝撃性に代表される機械物性により優れた成形品が得られる傾向となる。さらに、ブロー中空成形品用に好ましいものとなり、ブロー中空成形時パリソンのドローダウンが起こりにくくなり良好なブロー成形性を示し、かつ耐熱、耐薬品性、特に耐衝撃性に代表される機械物性に優れたブロー中空成形品が得られる傾向となる。
また、本発明に用いる長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、本発明の効果を損ねない範囲で、更に強度、耐熱性、寸法安定性等の性能を更に改善するために、各種の充填材を含有していてもよい。このような充填材としては、本発明の効果を損なうものでなければ公知慣用の材料を用いることができ、例えば、粒状、繊維状などさまざまな形状の充填材等が挙げられる。具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、アラミド繊維、金属繊維、チタン酸カリウム、炭化珪素、硫酸カルシウム、珪酸カルシウム等の繊維、ウォラストナイト等の天然繊維等の、繊維長が6mm未満の繊維状の充填材が使用できる。また硫酸バリウム、硫酸カルシウム、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、ゼオライト、マイカ、雲母、タルク、アタパルジャイト、フェライト、珪酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ガラスビーズ等が使用できる。本発明で用いる充填剤は必須成分ではないが、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して0質量部より多く、通常は10質量部以上、500質量部以下を加えることによって、強度、剛性、耐熱性、放熱性および寸法安定性など、加える充填剤の目的に応じて各種性能を向上させることができるため、好ましい。
また、本発明に用いる長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、本発明の効果を損ねない範囲で公知の添加剤を配合していてよい。このような公知の添加剤としては、離型剤、着色剤、耐熱安定剤、紫外線安定剤、発泡剤、防錆剤、難燃剤、滑剤、また用途に応じて、適宜、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテル、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトン、ポリアリーレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ四弗化エチレン、ポリ二弗化エチレン、ポリスチレン、ABS樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、液晶ポリマー等の合成樹脂、あるいは、ポリオレフィン系ゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴム等のエラストマ、シランカップリング等のカップリング剤等を配合してもよい。本発明で用いる添加剤は必須成分ではないが、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部に対して0質量部より多く、通常は10質量部以上、500質量部以下を加えることによって、加える添加剤の目的に応じて各種性能を向上させることができるため、好ましい。
本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品は、本発明に用いる長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂とドライブレンドする。
長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物と、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)との割合は、本発明の効果を損ねなければ特に限定されるものではないが、長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物と、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)との合計100質量部に対し、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が2〜98質量部の範囲であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が98〜2質量部の範囲であることが好ましく、さらに前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が5〜95質量部の範囲であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が95〜5質量部の範囲であることがより好ましく、さらに前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が10〜90質量部の範囲であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が90〜10質量部の範囲であることが特に好ましい。
また、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物とドライブレンドする成分として、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)に、さらに前記熱可塑性エラストマ(b2)を加える場合には、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物と、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と、前記熱可塑性エラストマ(b2)との割合は、本発明の効果を損ねなければ特に限定されるものではないが、長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物と、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計100質量部に対し、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が2〜98質量部の範囲であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計が98〜2質量部の範囲であることが好ましく、さらに前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が5〜95質量部の範囲であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計が95〜5質量部の範囲であることがより好ましく、さらに前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が10〜90質量部の範囲であり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計が90〜10質量部の範囲であることが特に好ましい。
その際、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の割合は、本発明の効果を損ねなければ特に限定されるものではないが、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計100質量部に対して、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が99.9〜50質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマ(b2)が0.1〜50質量部の範囲であることが好ましく、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が99〜70質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマ(b2)が1〜30質量部の範囲であることがより好ましく、さらに、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が95〜80質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマ(b2)が5〜20質量部の範囲であることが特に好ましい。
ドライブレンドする際、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)ないし前記熱可塑性エラストマ(b2)の形状は特に限定されず、例えば、粉末状、粒状、顆粒状、ストランド状、棒状、針状、板状、管状、ブロック状、ペレット状などであってもよいが、両者を容易かつ均一に混合できる点からペレット状であることが好ましい。
ドライブレンドは公知の方法を用いればよく、例えば、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物、ポリアリーレンスルフィド樹脂および必要に応じて加える前記熱可塑性エラストマ(b2)をリボンブレンター、ヘンシェルミキサー、Vブレンターなどに投入してドライブレンドして、ドライブレンド物を調製すればよい。
この様にして得られた本発明に用いるドライブレンド物は、ポリアリーレンスルフィド樹脂、該繊維強化材および必要に応じて用いられる前記熱可塑性エラストマの種類や割合に応じて種々調製する。特に、ブロー中空成形する場合には、メルトフローレート値を10〜100g/10分の範囲とすることが好ましく、さらに20〜80g/10分の範囲とすることがより好ましく、さらに30〜60g/10分の範囲とすることがさらに好ましい。当該範囲とすることで、成形品肉厚のばらつきを抑え、均一性にすぐれたブロー成形品となる傾向となり、また、10g/10分以上の範囲とすることでゲル化を抑制できる傾向となり好ましい。
なお、メルトフローレート値はシリンダー温度316℃、オリフィス径3mmのメルトインデクサーに該ドライブレンド物を投入し、10kgの荷重を掛け、5分間の予熱後にメルトフローレート(g/10分)を測定した際の値を用いるものとする。
本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品は、ドライブレンドを行うことにより、ポリアリーレンスルフィド樹脂の優れた耐熱性を維持しつつ、長繊維長の繊維強化材を含むことから耐衝撃性等の機械特性になお一層優れた成形品が得られるが、特に、ポリアリーレンスルフィド樹脂の優れた耐熱性を維持しつつ、かつブロー中空成形を行う際のドローダウン性や偏肉性といった成形性に優れ、さらに耐衝撃性等の機械的強度に優れたブロー中空成形品を提供することができる。
得られたドライブレンド物は続いて、溶融され、溶融混練物となり押出されるが、一旦、ペレット等に加工しても、直接、ブロー中空成形等、成形してもよい。
得られたドライブレンド物を溶融する際は、用いるポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上に加熱する。ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)とポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が異なる融点の場合、いずれか高い融点以上に加熱すればよい。ドライブレンド物を溶融して溶融混練物とした後、一旦、ペレット等に加工した場合は、再度、ドライブレンド物と同様にポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上に加熱して溶融し、続いて、ブロー中空成形等、成形に供すればよい。
成形法としては本発明の効果を損ねなければ公知の方法でよく、例えば、該前記ドライブレンド物を、単軸スクリューを備えた溶融押出機に供給し、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上に加熱して溶融し、好ましくは290〜320℃の範囲に加熱して溶融し、溶融押出した後、成形することが好ましい。
より詳しくは、例えば、スクリュー回転数50〜250rpm、吐出5〜25kg/hの範囲の条件で溶融押出した後、目的とする成形品に成形する方法などが挙げられる。ブロー成形の場合は、溶融押出した後、ダイギャップ1〜10mmの範囲でパリソンを成形せしめ、その後目的とする2〜3次元的中空成形品に成形する方法などが挙げられる。
スクリュー形態としては、例えば、フルフライト型単軸スクリューや、ダルメージ型、マドック型、ピン付型等のミキシング機構を有する単軸スクリューが挙げられる。樹脂の溶融時における剪断による繊維強化材の破砕を抑制できるため、圧縮比2以下の単軸スクリューを用いることが好ましく、さらに圧縮比2以下、かつ1以上の範囲の単軸スクリューを用いることがよりこのましく、さらにフルフライト型でかつ圧縮比2以下の単軸スクリューを用いることが特に好ましい。
有効長(L/D)は、通常のポリアリーレンスルフィド樹脂を成形する際に用いられる値であれば特に限定されることはなく、例えば、1〜100の範囲、好ましくは5〜50の範囲である。
また、成形法としては射出成形、圧縮成形、コンポジット、シート、パイプなどの押出成形、引抜成形、ブロー成形、トランスファー成形など各種成形に供することが可能であるが、特に耐ドローダウン性や偏肉性といった成形性に優れることから、ブロー成形法が好ましい。ブロー成形法の代表例としてはダイレクトブロー法、アキエームレーターブロー法および多次元ブロー法などを挙げることができ、また他材料との組合せにおいて用いられる多層ブロー成形法やエクスチェンジブロー成形法などを適用することももちろん可能である。
この様にして得られた本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品は、ポリアリーレンスルフィド樹脂と5mm超の範囲、好ましくは5mmを超えて、かつ30mm以下の範囲、より好ましくは6mm以上かつ20mm以下の範囲、さらに好ましくは10mm以上かつ15mm以下の範囲の繊維長を有する繊維強化材とを含み、特にブロー中空成形品では、ドライブレンド物と同様、メルトフローレート値を10〜100g/10分の範囲であることが好ましく、さらに20〜80g/10分の範囲であることがより好ましく、さらに30〜60g/10分の範囲であることがさらに好ましい。
本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品におけるポリアリーレンスルフィド樹脂と前記繊維強化材と、必要に応じて添加される前記熱可塑性エラストマとの割合は、上記製造方法で原料として添加した各成分の合計量、すなわち、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)およびポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)の合計量と、前記繊維強化材と、必要に応じて加える前記熱可塑性エラストマ(b1)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計量との割合と同様であるが、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂と前記繊維強化材の合計100質量部に対して、ポリアリーレンスルフィド樹脂が99〜25質量部の範囲であり、かつ前記繊維強化材が1〜75質量部の範囲であることが好ましく、さらに、ポリアリーレンスルフィド樹脂が95〜35質量部の範囲であり、かつ前記繊維強化材が5〜65質量部の範囲であることがより好ましい。また、必要に応じて前記熱可塑性エラストマを加える場合は、ポリアリーレンスルフィド樹脂と前記繊維強化材と前記熱可塑性エラストマの合計100質量部に対して、ポリアリーレンスルフィド樹脂が98〜24質量部の範囲であり、前記繊維強化材が1〜74質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマが0.1〜30の範囲であることが好ましく、さらにポリアリーレンスルフィド樹脂が94〜34質量部の範囲であり、前記繊維強化材が4〜64質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマが1〜20の範囲であることがより好ましい。
本発明の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品は優れた成形性を有し、かつポリアリーレンスルフィド樹脂が本来有する耐熱性、寸法安定性、耐薬品性、耐衝撃性、耐冷熱衝撃性等の機械的強度等の優れた諸性能も具備しているので、コネクタ、プリント基板及び封止成形品等の電気・電子部品、ランプリフレクター及び各種電装品部品などの自動車部品、各種建築物、航空機及び自動車などの内装用材料、OA機器部品、カメラ部品及び時計部品などの精密部品等の射出成形品や圧縮成形品、金属インサート成形品だけでなく、特に、ボトル、タンク、ダクトなど中空成型品として薬液用容器、空調ダクト、自動車など内燃機関や燃料電池から排出される高温ガス用ダクトおよびパイプなどに幅広く用いることができる。
以下本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
〔製造例1〜3〕
(長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造)
表1に記載のポリアリーレンスルフィド樹脂を2軸押出機に投入し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度310℃で溶融混練しながら、押出機先端に設置した含浸ダイスに、表1に記載のガラス繊維のロービング(繊維径10μm)を、表1に記載した割合となるように連続的に供給、押出して、ガラス繊維を溶融したポリアリーレンスルフィド樹脂で被覆したストランド状物を製造した。その後、該ストランド状物を23℃に空冷してストランドを得て、さらにストランドカッターで10mmの長さにカッティングして、繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP)を得た。
Figure 0006575590
〔製造例4〜6〕
(ポリオレフィン樹脂含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造)
表2に記載したポリアリーレンスルフィド樹脂とポリオレフィンを2軸押出機に投入し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度310℃で溶融混練した後、押出機先端に設置したTダイより押出してストランド状物を製造した。その後、該ストランド状物を23℃に空冷してストランドを得て、さらにストランドカッターで10mmの長さにカッティングして、ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP)を得た。
Figure 0006575590
〔製造例9〜11〕
(ポリオレフィン樹脂含有長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造)
表3に記載のとおりポリアリーレンスルフィド樹脂及びポリオレフィン樹脂を表3に記載の割合でヘンシェルミキサーを用いて混合した後、2軸押出機に投入し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度310℃で溶融混練しながら、押出機先端に設置した含浸ダイスに、表1に記載のガラス繊維のロービング(繊維径10μm)を、表1に記載した割合となるように連続的に供給、押出して、ガラス繊維を溶融したポリアリーレンスルフィド樹脂及びポリオレフィン樹脂で被覆したストランド状物を製造した。その後、該ストランド状物を23℃に空冷してストランドを得て、さらにストランドカッターで10mmの長さにカッティングして、繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP)を得た。
Figure 0006575590
〔製造例12〜14〕
(短繊維強化材含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造)
表4に記載したポリアリーレンスルフィド樹脂を2軸押出機に投入し、サイドフィーダ1から表4に記載のとおりにガラス繊維を供給して、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度310℃で溶融混練した後、押出機先端に設置したTダイより押出してストランド状物を製造した。その後、該ストランド状物を23℃に空冷してストランドを得て、さらにストランドカッターで10mmの長さにカッティングして、ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP)を得た。
Figure 0006575590
〔製造例15〜17〕
(ポリオレフィン樹脂・短繊維強化材含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物の製造)
表5に記載したポリアリーレンスルフィド樹脂及びポリオレフィン樹脂を2軸押出機に投入し、サイドフィーダから表5に記載のとおりにガラス繊維を供給して、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度310℃で溶融混練した後、押出機先端に設置したTダイより押出してストランド状物を製造した。その後、該ストランド状物を23℃に空冷してストランドを得て、さらにストランドカッターで10mmの長さにカッティングして、ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP)を得た。
Figure 0006575590
実施例1〜7
(ドライブレンド物の調製)
表6に記載のとおり、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP1〜3)とポリアリーレンスルフィド樹脂とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500)に投入してドライブレンドし、ドライブレンド物(DB1〜7)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表6)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB1〜7)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表7)。
Figure 0006575590
実施例8〜14
(ドライブレンド物の調製)
表8に記載のとおり、前記ポリオレフィン樹脂含有長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP9〜11)とポリアリーレンスルフィド樹脂とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500)に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB9〜16)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表8)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB9〜16)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表9)。
Figure 0006575590
実施例15〜22
(ドライブレンド物の調製)
表10に記載のとおり、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP1〜3)とポリオレフィン樹脂含有ポリアリーレンスルフィド樹脂(CP4〜8)とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500)に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB15〜22)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表10)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB15〜22)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比30)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表11)。
Figure 0006575590
実施例23〜30
(ドライブレンド物の調製)
表12に記載のとおり、前記ポリオレフィン樹脂含有長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP9〜11)とポリオレフィン樹脂含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物(CP4〜8)とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500)に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB23〜30)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表12)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB23〜30)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比30)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表13)。
Figure 0006575590
実施例31〜35
(ドライブレンド物の調製)
表14に記載のとおり、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP1〜3)と短繊維強化材含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物(CP12〜14)とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500)に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB31〜35)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表14)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB31〜35)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比30)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表15)。
Figure 0006575590
実施例36〜40
(ドライブレンド物の調製)
表16に記載のとおり、前記ポリオレフィン樹脂含有長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP9〜11)と短繊維強化材含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物(CP12〜14)とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500)に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB36〜40)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表16)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB36〜40)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比30)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表17)。
Figure 0006575590
実施例41〜45
(ドライブレンド物の調製)
表18に記載のとおり、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物ペレット(CP1〜3)とポリオレフィン・短繊維強化材含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物(CP15〜17)とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500」に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB41〜45)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表18)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB41〜45)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比30)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表19)。
Figure 0006575590
比較例1〜6
(ドライブレンド物の調製)
表20に記載のとおり、ポリアリーレンスルフィド樹脂(1〜3)とポリオレフィン・短繊維強化材含有ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物(CP15〜17)とを有限会社ミスギ製「まぜまぜマン HBT−500」に投入してドライブレンド(乾式混合)し、ドライブレンド物(DB46〜51)を得た。
得られたドライブレンド物の一部をサンプリングして各測定を行った(表20)。
Figure 0006575590
(ブロー成形品の製造)
続いて、得られたドライブレンド物(DB46〜51)を45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比30)を具備するブロー成形機に供給し、樹脂成分吐出量25kg/hr、スクリュー回転数250rpm、シリンダー設定温度290℃で押出を行い、外径30mm、肉厚4mmのパリソンを成形した後、金型内で空気を吹込み、高さ250mm、外径50mm、肉厚約2〜3mmの円筒型容器を成形した。
得られたブロー中空成形品について各測定を行った(表21)。
Figure 0006575590
各種試験は以下の通り行った。
[溶融粘度(MFR)/耐ドローダウン性/押出安定性]
実施例1〜45および比較例1〜6で得られたドライブレンド物をメルトインデクサー(シリンダー温度316℃、オリフィス径3mm)に投入し、5分間の予熱後に10kgの荷重を掛け、メルトフローレート(MFR)を測定した。
得られた溶融粘度をブロー成形時の耐ドローダウン性および押出安定性の指標とし、100〜10g/10分のものを「〇」(耐ドローダウン性および押出安定性が伴に良好)、10g/10分未満のものを「△」(押出安定性が不良)、100g/10分を超えるものを「×」(耐ドローダウン性が不良)と評価した。
[内面平滑性]
実施例1〜45および比較例1〜6で得られたブロー成形品胴部の上部(上端から30mm)および下部(下端から30mm)の任意の各5ケ所の内面最大高さRyを以下の基準で判定した。
最大高さRyが0.2mm以下のものを「◎」
最大高さRyが0.2を超え0.5mm以内のものを「○」
最大高さRyが0.5を超え1.0mm以内のものを「△」
最大高さRyが1.0mmを超えるものを「×」
[均一性]
実施例1〜45および比較例1〜6で得られたブロー成形品胴部の上部(上端から30mm)および下部(下端から30mm)の任意の各5ケ所の厚みを測定し、その均一性を以下の基準で判定した。
上部平均厚みと下部平均厚みの差が0.2mm以内のものを「◎」
上記厚みの差が0.2を超え0.5mm以内のものを「○」
上記厚みの差が0.5mmを越え1.0mm以内のものを「△」
上記厚みの差が1.0mmを超えるものを「×」。
[耐熱性]
実施例1〜45および比較例1〜6で得られたドライブレンド物を、45mmφ押出機(フルフライト型でかつ圧縮比1の単軸スクリュー、有効長L/D比20)を具備する射出成形機に供給し、シリンダー温度300℃、金型温度140℃で、引張試験用ダンベル形状試験片を射出成形した。この試験片を260℃のオーブンで3000時間加熱し、取り出した後の引張強さを測定し、加熱していない試験片の引張強さからの低下を保持率(%)で表した。この保持率が80%以上のものを「◎」、60以上〜80未満%ものを「○」、40%以上〜60%未満のものを「△」、40%未満のものを「×」と判定した。
[耐衝撃性]
耐熱性試験で作成した引張試験用ダンベル形状試験片の中央部分を長さ80mm、幅10mm、厚さ4mmの棒状に切り出したものを耐衝撃性試験片とし、ISO179に準拠して、シャルピー衝撃試験を行い衝撃強度(kJ/mm)の測定を行った。
[ペレットまたは成形品中の繊維強化材の繊維の測定]
実施例1〜45および比較例1〜6で得られたドライブレンド物またはブロー中空成形品をマッフル炉中550℃で2h暴露させ、その灰分に含まれるガラス繊維を無作為に500本選出し、デジタルマイクロスコープにて繊維長および繊維直径を測定し、数平均繊維長および数平均繊維径を算出した。また、得られた数平均繊維長と数平均繊維直径の各値から、数平均繊維長/数平均繊維直径を算出してアスペクト比とした。
なお、表中に記載した各成分は以下のものを用い、各成分にかかる数値はその質量部を表す。
表中の各原料は以下の通り。
PPS(1);DIC株式会社製ポリフェニレンスルフィド樹脂「DIC.PPS」(V6溶融粘度30Pa・s、非NT指数1.2)
PPS(2);DIC株式会社製ポリフェニレンスルフィド樹脂「DIC.PPS」(V6溶融粘度50Pa・s、非NT指数1.2)
PPS(3);DIC株式会社製ポリフェニレンスルフィド樹脂「DIC.PPS」(V6溶融粘度150Pa・s、非NT指数1.2)
※PPS樹脂のV6溶融粘度は島津製作所製フローテスター、CFT−500Cを用い、300℃、荷重:1.96×10Pa、L/D=10/1にて、6分間保持した後に測定した値による。
繊維強化材(1);ガラス繊維ロービング(Eガラス、繊維直径10μm、エポキシ系収束剤)
繊維強化材(2);ガラス繊維チョップドストランド(Eガラス、繊維直径10μm、繊維長3mm、エポキシ系収束剤)
ポリオレフィン(1):エチレン−メタクリル酸グリシジル−アクリル酸メチル共重合体 住友化学工業株式会社製「ボンドファスト−7L」
ポリオレフィン(2):エチレン−無水マレイン酸−アクリル酸エチル共重合体 アルケマ株式会社製「ボンダインAX8390」
ポリオレフィン(3):エチレン−1−オクテン共重合体 ダウケミカル株式会社製「エンゲージ8842」

Claims (16)

  1. ポリアリーレンスルフィド樹脂と、5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含むブロー中空成形品の製造方法であって、
    ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と5mm超の繊維長を有する繊維強化材とを含む長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)とドライブレンドした後、ポリアリーレンスルフィド樹脂の融点以上に加熱してポリアリーレンスルフィド樹脂を溶融し、続いて成形することを特徴とする長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  2. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物と前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)の合計100質量部に対して、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物98〜2質量部の範囲であり、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が2〜98質量部の範囲である、請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  3. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と前記繊維強化材の合計100質量部に対して、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)が99〜20質量部の範囲であり、前記繊維強化材が1〜80質量部の範囲である請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  4. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、連続した繊維に、溶融混練したポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)を塗布又は含浸させ、次いで冷却して得られるストランドを5mm超の長さに切断して得られたものである請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  5. 前記繊維強化材の繊維直径が5〜50μmの範囲である請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  6. 前記繊維強化材のアスペクト比が250〜5000の範囲である請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  7. 前記繊維強化材が、ガラス繊維強化材、カーボン繊維強化材、バサルト繊維強化材及びアラミド繊維強化材から成る群から選ばれる少なくとも一種である請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  8. 前記ポリアリーレンスルフィド樹脂は、非ニュートン指数が0.9〜1.2であり、かつ300℃で測定した溶融粘度が10〜500〔Pa・s〕の範囲にある請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  9. 前記成形が、ブロー中空成形であり、長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品がブロー中空成形品である請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  10. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物が、
    ポリアリーレンスルフィド樹脂と、5mm超の繊維長を有する繊維強化材とに加え、さらに、エポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、イソシアナト基、下記の構造式(1)又は下記の構造式(2)
    Figure 0006575590
    (但し、構造式(1)、構造式(2)中、Rは炭素原子数1〜8のアルキル基を表す。)で表される部分構造からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有していてもよい熱可塑性エラストマを含む、請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  11. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)と前記繊維強化材と前記熱可塑性エラストマ(b1)の合計100質量部に対して、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)が98〜19質量部の範囲であり、前記繊維強化材が1〜79質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマ(b1)が1〜30質量部の範囲である、請求項10記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  12. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物は、連続した繊維に、溶融混練したポリアリーレンスルフィド樹脂(a1)および前記熱可塑性エラストマ(b1)を含む組成物を塗布又は含浸させ、次いで冷却して得られるストランドを5mm超の長さに切断して得られたものである請求項10記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  13. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物を、ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と、さらにエポキシ基、アミノ基、カルボキシ基、イソシアナト基、下記の構造式(1)又は下記の構造式(2)
    Figure 0006575590
    (但し、構造式(1)、構造式(2)中、Rは炭素原子数1〜8のアルキル基を表す。)で表される部分構造からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有していてもよい熱可塑性エラストマ(b2)とドライブレンドする、請求項1又は10記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  14. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物と前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計100質量部に対して、前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物98〜2質量部の範囲であり、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計が2〜98質量部の範囲である、請求項13記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  15. 前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)と前記熱可塑性エラストマ(b2)の合計100質量部に対して、前記ポリアリーレンスルフィド樹脂(a2)が99.9〜50質量部の範囲であり、前記熱可塑性エラストマ(b2)が0.1〜50質量部の範囲である請求項13記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
  16. 前記長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物がペレットであり、かつ、前記繊維強化材の長さがペレット長以上である請求項1記載の長繊維強化ポリアリーレンスルフィド樹脂成形品の製造方法。
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