JP6683030B2 - 熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、成形体及び成形体の製造方法 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、成形体及び成形体の製造方法 Download PDF

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本発明は、熱可塑性樹脂組成物、熱可塑性樹脂組成物の製造方法、成形体及び成形体の製造方法に関する。
熱可塑性樹脂を成形して得られる成形体の熱伝導性や機械的特性を高めるため、熱可塑性樹脂に炭素繊維を配合することが知られている。
この炭素繊維を配合した熱可塑性樹脂の色調を改良するために、酸化チタンを配合する方法が知られている。例えば、特許文献1には、熱可塑性樹脂と炭素繊維と酸化チタンとを配合した熱可塑性樹脂組成物が開示されている。
特開2003−238818号公報
しかしながら、特許文献1に開示されている熱可塑性樹脂組成物は、酸化チタンを配合しているため、成形体の色調が改良されるものの、成形体の機械的特性が悪化してしまうという課題を有する。
そこで、本発明は、成形体の機械的特性及び色調に優れる熱可塑性樹脂組成物を提供することにある。また、本発明は、機械的特性及び色調に優れる成形体を提供することにある。
本発明は、以下の態様を有する。
[1]熱可塑性樹脂(A)、炭素繊維(B)及び硫化亜鉛(C)を含む、熱可塑性樹脂組成物。
[2]更に、有色顔料(D)を含む、[1]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[3]熱可塑性樹脂(A)が、ポリオレフィン樹脂である、[1]又は[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[4]ポリオレフィン樹脂が、ポリプロピレン樹脂である、[3]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[5]熱可塑性樹脂(A)の含有率が、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量%中、55質量%〜96質量%である、[1]〜[4]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[6]炭素繊維(B)の含有率が、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量%中、4質量%〜45質量%である、[1]〜[5]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[7]硫化亜鉛(C)の含有量が、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.5質量部〜20質量部である、[1]〜[6]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[8]硫化亜鉛(C)の含有量が、炭素繊維(B)100質量部に対して、10質量部〜100質量部である、[1]〜[7]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物。
[9]有色顔料(D)の含有量が、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.1質量部〜5質量部である、[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[10]有色顔料(D)の含有量が、硫化亜鉛(C)100質量部に対して、5質量部〜50質量部である、[2]又は[9]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[11]熱可塑性樹脂(A)及び硫化亜鉛(C)を押出機のメインフィーダーから供給し、炭素繊維(B)を押出機のサイドフィーダーから供給する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
[12]更に、有色顔料(D)を押出機のメインフィーダーから供給する、[11]に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
[13][1]〜[12]のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物を成形した成形体。
[14]反射光のL値が、40〜70である、[13]に記載の成形体。
[15][11]又は[12]に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法で熱可塑性樹脂組成物を得た後、射出成形する、成形体の製造方法。
[16]成形体の反射光のL値が、40〜70である、[15]に記載の成形体の製造方法。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、成形体の機械的特性及び色調に優れる。
本発明の成形体は、機械的特性及び色調に優れる。
(熱可塑性樹脂(A))
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)を含む。
熱可塑性樹脂(A)としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等の結晶性樹脂;ポリカーボネート樹脂、ABS樹脂、アクリル樹脂等の非晶性樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂(A)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの熱可塑性樹脂(A)の中でも、成形体の機械的特性、耐熱性に優れることから、結晶性樹脂が好ましく、成形性に優れることから、ポリオレフィン樹脂がより好ましく、ポリプロピレン樹脂が更に好ましい。
ポリプロピレン樹脂としては、例えば、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体、プロピレン−α−オレフィン共重合体等が挙げられる。これらのポリプロピレン樹脂は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのポリプロピレン樹脂の中でも、成形体の曲げ弾性率に優れることから、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレン共重合体が好ましく、成形体の衝撃強度に優れることから、エチレン−プロピレン共重合体がより好ましい。
ポリプロピレン樹脂の市販品としては、例えば、MA1B(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR21g/10分)、MA3(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR11g/10分)、MA04A(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR40g/10分)、SA06GA(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR60g/10分)、MG03B(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR30g/10分)、BC2E(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR16g/10分)、BC02NC(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR20g/10分)、BC03B(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR30g/10分)、BC06C(商品名、日本ポリプロ(株)製、MFR60g/10分)、J−2003GP(商品名、(株)プライムポリマー製、MFR20g/10分)、J−3000GP(商品名、(株)プライムポリマー製、MFR30g/10分)、J106MG(商品名、(株)プライムポリマー製、MFR15g/10分)、J708UG(商品名、(株)プライムポリマー製、MFR45g/10分)等が挙げられる。
ポリプロピレン樹脂のメルトフローレート(MFR)は、5g/10分〜100g/10分が好ましく、15g/10分〜70g/10分がより好ましい。ポリプロピレン樹脂のMFRが5g/10分以上であると、熱可塑性樹脂組成物の成形性に優れる。また、ポリプロピレン樹脂のMFRが100g/10分以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
ポリプロピレン樹脂のメルトフローレート(MFR)は、ISO1133に準拠し、温度230℃、荷重21Nの条件で測定した値とする。
熱可塑性樹脂(A)の含有率は、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量%中、55質量%〜96質量%が好ましく、65質量%〜93質量%がより好ましい。熱可塑性樹脂(A)の含有率が55質量%以上であると、熱可塑性樹脂組成物の成形性に優れる。また、熱可塑性樹脂(A)の含有率が96質量%以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
(炭素繊維(B))
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、炭素繊維(B)を含む。
炭素繊維(B)の種類としては、例えば、PAN系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維等が挙げられる。これらの炭素繊維(B)の種類は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの炭素繊維(B)の種類の中でも、成形体の機械的特性に優れることから、PAN系炭素繊維が好ましい。
炭素繊維(B)の形態は、例えば、長繊維、チョップドファイバー、ミルドファイバー等が挙げられる。これらの炭素繊維(B)の形態は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの炭素繊維(B)の形態の中でも、取り扱い性に優れ、質量平均繊維長を容易に制御することができることから、チョップドファイバーが好ましい。
チョップドファイバーの市販品としては、例えば、TR066、TR066A、TR068、TR06U、TR06NE、TR06G、TR06UL、TR06NL等のパイロフィル(商品名、三菱レイヨン(株)製)のチョップドファイバーシリーズ;HTA−C6−S、HTA−C6−SR、HTA−C6−SRS、HTA−C6−N、HTA−C6−NR、HTA−C6−NRS、HTA−C6−US、HTA−C6−UEL1、HTA−C6−UH、HTAC6−OW、HTA−C6−E、MCHTA−C6−US等のベスファイト(商品名、東邦テナックス(株)製)のチョップドファイバーシリーズ;HTA−W05K、HTA−W1K、HTA−3K、HTA−6K、HTA−12K、HTA−24K、UT500−6K、UT500−12K、UT−500−24K、UT800−24K、IM400−3K、IM400−6K、IM400−12K、IM600−6K、IM600−12K、IM600−24K、LM16−12K、HM35−12K、TM35−6K、UM40−12K、UM40−24K、UM46−12K、UM55−12K、UM63−12K、UM68−12K等のベスファイト(商品名、東邦テナックス(株)製)のフィラメントシリーズ;T008A−003、T010−003等のトレカ(商品名、東レ(株)製)のチョップドファイバーシリーズ等が挙げられる。
炭素繊維(B)は、表面処理、特に、電解処理されたものが好ましい。炭素繊維(B)を表面処理することにより、成形体の曲げ強度、引張強度がより向上する。
表面処理剤としては、例えば、エポキシ系サイジング剤、ウレタン系サイジング剤、ナイロン系サイジング剤、オレフィン系サイジング剤等が挙げられる。これらの表面処理剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの表面処理剤の中でも、取り扱い性に優れることから、ウレタン系サイジング剤、ナイロン系サイジング剤が好ましく、ウレタン系サイジング剤がより好ましい。
ウレタン系サイジング剤で表面処理された炭素繊維(B)の市販品としては、例えば、TR06U、TR06UL等のパイロフィル(商品名、三菱レイヨン(株)製)のチョップドファイバーシリーズ;HTA−C6−US、HTA−C6−UEL1、HTA−C6−UH、MCHTA−C6−US等のベスファイト(商品名、東邦テナックス(株)製)のチョップドファイバーシリーズ等が挙げられる。
ナイロン系サイジング剤で表面処理された炭素繊維(B)の市販品としては、例えば、TR06NE、TR06NL等のパイロフィル(商品名、三菱レイヨン(株)製)のチョップドファイバーシリーズ;HTAC6−N、HTA−C6−NR、HTA−C6−NRS等のベスファイト(商品名、東邦テナックス(株)製)のチョップドファイバーシリーズ等が挙げられる。
炭素繊維(B)の直径は、5μm〜20μmであり、6μm〜10μmが好ましく、7μm〜9μmがより好ましい。炭素繊維(B)の直径が5μm以上であると、炭素繊維(B)の比表面積を小さくすることができ、熱可塑性樹脂組成物の成形性に優れる。また、炭素繊維(B)の直径が20μm以下であると、取り扱い性に優れ、炭素繊維(B)のアスペクト比を大きくすることができ、成形体の機械的特性に優れる。
炭素繊維(B)の直径は、熱可塑性樹脂組成物を空気雰囲気下で3時間600℃に加熱して熱可塑性樹脂(A)等を熱分解により除去し、残存した炭素繊維(B)10本の直径を電子顕微鏡にて測定し、その平均値とする。炭素繊維(B)の直径は、炭素繊維(B)を構成するフィラメント繊維の最大フェレ径とする。
熱可塑性樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、0.08mm〜0.9mmが好ましく、0.11mm〜0.49mmがより好ましい。熱可塑性樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長が0.08mm以上であると、炭素繊維(B)のアスペクト比を大きくすることができ、成形体の機械的特性に優れる。また、熱可塑性樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長が0.9mm以下であると、熱可塑性樹脂組成物の成形性に優れ、成形体の外観に優れる。
熱可塑性樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、熱可塑性樹脂組成物を空気雰囲気下で3時間600℃に加熱して熱可塑性樹脂(A)等を熱分解により除去し、残存した炭素繊維(B)100本の繊維長を光学顕微鏡にて測定し、その平均値とする。質量平均繊維長は、繊維長をLとしたとき、下式(1)で算出される。
質量平均繊維長=ΣL/ΣL (1)
炭素繊維(B)の含有率は、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量%中、4質量%〜45質量%が好ましく、7質量%〜35質量%がより好ましい。炭素繊維(B)の含有率が4質量%以上であると、成形体の機械的特性に優れる。また、炭素繊維(B)の含有率が45質量%以下であると、熱可塑性樹脂組成物の成形性に優れる。
(硫化亜鉛(C))
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、硫化亜鉛(C)を含む。
硫化亜鉛(C)のモース硬度は、5以下が好ましく、2〜4がより好ましい。硫化亜鉛(C)のモース硬度が5以下であると、炭素繊維(B)の折損を抑制し質量平均繊維長を制御でき、成形体の機械的特性を維持することができる。
硫化亜鉛(C)のモース硬度は、基準物質により傷がつくか否かを判断した値である。
硫化亜鉛(C)の屈折率は、2.1以上が好ましく、2.15〜2.7がより好ましい。硫化亜鉛(C)の屈折率が2.1以上であると、成形体の白着色性に優れる。
硫化亜鉛(C)の屈折率は、波長10μmの条件で測定した値である。
硫化亜鉛(C)の含有量は、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.5質量部〜20質量部が好ましく、1質量部〜10質量部がより好ましい。硫化亜鉛(C)の含有量が0.5質量部以上であると、成形体の色調に優れる。また、硫化亜鉛(C)の含有量が20質量部以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
硫化亜鉛(C)の含有量は、炭素繊維100質量部に対して、10質量部〜100質量部が好ましく、20質量部〜80質量部がより好ましい。硫化亜鉛(C)の含有量が10質量部以上であると、成形体の色調に優れる。また、硫化亜鉛(C)の含有量が80質量部以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、意匠性に優れることから、熱可塑性樹脂(A)、炭素繊維(B)、硫化亜鉛(C)以外に、有色顔料(D)を含むことが好ましい。
有色顔料(D)は、黒色顔料や白色顔料以外をいい、例えば、アゾ系、フタロシアニン系、スレン系、染色レーキ、キナクリドン系等の有機顔料;酸化物系、クロム酸モリブデン酸系、カドミウム系、水銀系、フェロシアン化物系等の無機顔料等が挙げられる。これらの有色顔料(D)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
有色顔料(D)の含有量は、熱可塑性樹脂(A)及び炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.1質量部〜5質量部が好ましく、0.2質量部〜3質量部がより好ましい。有色顔料(D)の含有量が0.1質量部以上であると、意匠性に優れる。また、有色顔料(D)の含有量が5質量部以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
有色顔料(D)の含有量は、硫化亜鉛(C)100質量部に対して、5質量部〜50質量部が好ましく、10質量部〜30質量部がより好ましい。有色顔料(D)の含有量が0.1質量部以上であると、意匠性に優れる。また、有色顔料(D)の含有量が5質量部以下であると、成形体の機械的特性に優れる。
有色顔料(D)は、そのまま用いてもよいが、成形体中の分散性に優れることから、ドライカラーやマスターバッチ等の加工顔料を用いてもよい。
(他の添加剤(E))
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)、炭素繊維(B)、硫化亜鉛(C)、有色顔料(D)以外に、必要に応じて、他の添加剤(E)を含んでもよい。
他の添加剤(E)としては、例えば、金属不活性剤、導電性カーボンブラック、造核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、ガラス繊維、タルク、マイカ等の無機フィラー、溶融張力向上剤、難燃剤、可塑剤等が挙げられる。これらの他の添加剤(E)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
熱可塑性樹脂組成物のメルトボリュームレイト(MVR)は、2cm/10分〜20cm/10分が好ましく、5cm/10分〜15cm/10分がより好ましい。熱可塑性樹脂組成物のMVRが2cm/10分以上であると、熱可塑性樹脂組成物の成形性に優れる。また、熱可塑性樹脂組成物のMVRが15cm/10分以下であると、熱可塑性樹脂組成物の成形安定性に優れる。
熱可塑性樹脂組成物のメルトボリュームレイト(MVR)は、ISO1133に準拠し、温度230℃、荷重21Nの条件で測定した値とする。
(熱可塑性樹脂組成物の製造方法)
熱可塑性樹脂組成物の製造方法としては、例えば、熱可塑性樹脂(A)、炭素繊維(B)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)をドライブレンドした後に溶融混練する方法;溶融状態の熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)の混合物に炭素繊維(B)を供給して混練する方法等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂組成物の製造方法の中でも、炭素繊維(B)の折損を抑制し質量平均繊維長を制御でき、炭素繊維(B)の分散性に優れることから、溶融状態の熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)の混合物に炭素繊維(B)を供給して混練する方法が好ましい。具体的には、押出機の上流に設置したメインフィーダーから熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)を供給して溶融状態にさせた後に、押出機の下流に設置したサイドフィーダーから炭素繊維(B)を供給すればよい。
熱可塑性樹脂組成物の製造に用いる炭素繊維(B)の繊維長は、定量供給が容易で、炭素繊維(B)の分散性に優れることから、2mm〜20mmが好ましく、3mm〜10mmがより好ましく、5mm〜8mmが更に好ましい。
前述した熱可塑性樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、炭素繊維(B)のフィード方法、スクリュー回転数、押出量等の溶融混練条件を制御することにより調整することができる。
熱可塑性樹脂組成物を製造するための溶融混練は、押出機を用いればよい。
押出機としては、例えば、単軸押出機、二軸押出機等が挙げられ、二軸押出機が好ましい。
同方向二軸押出機の場合、押出機のスクリュー回転数は、100rpm〜300rpmが好ましい。押出機のスクリュー回転数が100rpm以上であると、炭素繊維(B)の分散性に優れる。また、押出機のスクリュー回転数が300rpm以下であると、炭素繊維(B)の折損を抑制することができる。
押出機のスクリューは、炭素繊維(B)の供給前後に、それぞれ1箇所以上のニーディングゾーンを設けたものが好ましい。即ち、炭素繊維(B)の供給前のニーディングゾーンにより熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)の混合物を十分に溶融状態にし、炭素繊維(B)の供給後のニーディングゾーンにより溶融状態の熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)の混合物と炭素繊維(B)とを混練する。このようにすることで、炭素繊維(B)の折損を抑制し質量平均繊維長を制御でき、炭素繊維(B)の分散性に優れる熱可塑性樹脂組成物を得ることができる。
熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)の混合物を溶融状態にする温度は、熱可塑性樹脂(A)が結晶性樹脂の場合は熱可塑性樹脂(A)の融点以上、熱可塑性樹脂(A)が非晶性樹脂の場合は熱可塑性樹脂(A)のガラス転移温度以上であればよく、160℃〜350℃が好ましい。
熱可塑性樹脂(A)、硫化亜鉛(C)、必要に応じて、有色顔料(D)、他の添加剤(E)の混合物と炭素繊維(B)との混練温度は、熱可塑性樹脂(A)が結晶性樹脂の場合は熱可塑性樹脂(A)の融点以上、熱可塑性樹脂(A)が非晶性樹脂の場合は熱可塑性樹脂(A)のガラス転移温度以上であればよく、160℃〜350℃が好ましい。
(成形体)
本発明の成形体は、本発明の熱可塑性樹脂組成物を成形して得られる。
成形方法としては、例えば、射出成形、押出成形、プレス成形、ブロー成形、回転成形等が挙げられる。これらの成形方法の中でも、成形体の生産性に優れることから、射出成形が好ましい。
成形体の曲げ強度は、割れにくい成形体が得られることから、100MPa以上が好ましく、120MPa以上がより好ましい。
成形体の曲げ弾性率は、剛性設計をする場合に成形体の薄肉化が可能であることから、6000MPa以上が好ましく、7000MPa以上がより好ましい。
成形体の曲げ強度、成形体の曲げ弾性率は、いずれもISO178に準拠して23℃で測定した値とする。
曲げ強度や曲げ弾性率の測定に用いる試験片は、射出成形によりISO20753に記載のダンベル形引張試験片タイプA1を成形し、その平行部から短冊形試験片タイプB2に切り出したものを用いることとする。このようにして得られた短冊形試験片タイプB2は、試験片の長さ方向に流動して射出成形されるため、炭素繊維(B)は、主に試験片の長さ方向に配向する。曲げ弾性率や曲げ強度は、炭素繊維(B)の配向方向に強く依存するため、成形体の形状が異なる場合は、その成形体の原料である熱可塑性樹脂組成物を用いて成形して得た短冊形試験片タイプB2を測定した値とする。
成形体のシャルピー衝撃強度は、割れにくい成形体が得られることから、3.0kJ/m以上が好ましく、5.0kJ/m以上がより好ましい。
成形体のシャルピー衝撃強度は、Vノッチを付与し、ISO179準拠して測定した値とする。
成形体の反射光のL値は、40〜70が好ましく、45〜65がより好ましい。成形体の反射光のL値が40以上であると、成形体の明るさに優れる。また、成形体の反射光のL値が70以下であると、硫化亜鉛(C)の含有量を抑制することができ、成形体の機械的特性に優れる。
成形体の反射光のL値は、ISO11664−4に準拠して、分光測色法(積分球式、反射測定)により測定した三刺激値X、Y、Zから算出した値とする。
本発明の成形体は、機械的特性及び色調に優れることから、機械機構部品、電気電子部品、自動車部品、電気電子部品等に好適に用いることができ、電気電子部品に特に好適である。
以下、実施例により本発明を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い。
(メルトボリュームレイト(MVR)測定)
実施例・比較例で得られた熱可塑性樹脂組成物のメルトボリュームレイト(MVR)を、メルトフローインデックステスター(機種名「LABO−MI」、(株)安田精機製作所製)を用い、ISO1133に準拠し、温度230℃、荷重21Nの条件で測定した。
(比重測定)
実施例・比較例で得られた熱可塑性樹脂組成物を、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダー温度230℃、金型温度80℃で射出成形を行い、成形体(幅20mm、長さ40mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体を23℃の恒温室に24時間静置させた後、ISO1183に準拠し、アルキメデス法により、比重を測定した。
(曲げ強度・曲げ弾性率測定)
実施例・比較例で得られた熱可塑性樹脂組成物を、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダー温度230℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体を23℃の恒温室に24時間静置させた後、ISO178に準拠し、23℃の環境下で3点曲げ試験を行い、曲げ強度、曲げ弾性率を測定した。
(シャルピー衝撃強度測定)
実施例・比較例で得られた熱可塑性樹脂組成物を、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダー温度230℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅10mm、長さ80mm、厚さ4mm)を得た。得られた成形体に切削加工でVノッチを付与し、23℃の恒温室に24時間静置させた後、ISO179に準拠し、23℃の環境下でシャルピー衝撃試験を行い、ノッチありの成形体のシャルピー衝撃強度を測定した。
(色調測定)
実施例・比較例で得られた熱可塑性樹脂組成物を、射出成形機(機種名「IS55」、東芝機械(株)製)を用い、シリンダー温度230℃、金型温度80℃の条件で射出成形を行い、成形体(幅50mm、長さ90mm、厚さ2.5mm)を得た。得られた成形体の外観色調を目視にて確認した。また、得られた成形体の反射光のL値、a値、b値、C値は、ISO 11664−4に準拠して、分光測色計(機種名「U4100」、株式会社 日立ハイテクノロジーズ製)を用い、C光源、視野角2°の条件で、反射測定により測定した三刺激値X、Y、Zから算出した。反射測定は、積分球を用い、正反射成分と拡散反射成分とを集積して受光した。
(原料)
熱可塑性樹脂(A−1):ポリプロピレン樹脂(商品名「ノバテックPP BC02NC」(日本ポリプロ(株)製)95質量%と商品名「ユーメックス1001」(三洋化成工業(株)製)5質量%との混合樹脂)
炭素繊維(B−1):PAN系炭素繊維(商品名「パイロフィル TR06UL」、三菱レイヨン(株)製、繊維長6mm、チョップドファイバー)
硫化亜鉛(C−1):硫化亜鉛(商品名「サクトリスHD−S」、サクトレーベン社製、モース硬度3、屈折率2.2)
有色顔料(D−1):青色顔料(商品名「ブルーHPA−575」、住化カラー(株)製)
有色顔料(D−2):茶色顔料(商品名「ブラウンSHPA−916」、住化カラー(株)製)
他の添加剤(E−1):ガラス繊維(商品名「ECS03T−351」、日本板硝子(株)製)
他の添加剤(E−2):酸化チタン(商品名「GTI」、川鉄鉱業(株)製、モース硬度6)
熱可塑性樹脂組成物を製造する押出機として、同方向二軸押出機(機種名「PCM−30」、(株)池貝製)を準備した。押出機のフィーダーは、上流から、メインフィーダー、サイドフィーダーと設置した。押出機のニーディングゾーンは、メインフィーダーとサイドフィーダーとの間に1箇所、サイドフィーダーとダイスとの間に1箇所、合計2箇所配置した。スクリュー回転数200rpm、吐出量15kg/時間、シリンダー温度230℃の条件で、熱可塑性樹脂(A−1)89.5質量部、無機化合物(C−1)5.0質量部をメインフィーダーから供給し、炭素繊維(B−1)10.5質量部をサイドフィーダーから供給し、ダイスから出たストランドを水冷した後にストランドカッターでカットし、ペレット状の熱可塑性樹脂組成物を得た。
得られた熱可塑性樹脂組成物の評価結果を、表2に示す。
[実施例2〜3、比較例1〜4]
原料の種類と含有量を表1のように変更した以外は、実施例1と同様に操作を行い、ペレット状の熱可塑性樹脂組成物を得た。
有色顔料(D−1)、有色顔料(D−2)、他の添加剤(E−1)、他の添加剤(E−2)は、メインフィーダーから供給した。
有色顔料(D−1)、有色顔料(D−2)は、マスターバッチであるので、表中の有色顔料(D−1)、有色顔料(D−2)の含有量は、マスターバッチ中に含まれる顔料の含有量に換算した値である。
得られた熱可塑性樹脂組成物の評価結果を、表2に示す。
表2から分かるように、実施例1〜3で得られた熱可塑性樹脂組成物は、成形体の曲げ強度、曲げ弾性率、色調に優れた。
一方、比較例1〜3で得られた熱可塑性樹脂組成物は、硫化亜鉛(C)を含まないので、成形体の曲げ弾性率、色調に劣った。
また、比較例4で得られた熱可塑性樹脂組成物は、硫化亜鉛の代わりに酸化チタンを配合したものであるが、成形体の色調に優れたものの、成形体の曲げ強度、曲げ弾性率、シャルピー衝撃強度が顕著に劣った。比較例4で得られた熱可塑性樹脂組成物は、炭素繊維でなくガラス繊維を配合したものであるが、成形体の曲げ強度、曲げ弾性率、シャルピー衝撃強度が顕著に劣ることは、比較例3と比較例4との比から明白である。

Claims (11)

  1. ポリプロピレン樹脂、炭素繊維(B)及び硫化亜鉛(C)を含む、熱可塑性樹脂組成物の製造方法であってポリプロピレン樹脂及び硫化亜鉛(C)を押出機のメインフィーダーから供給し、炭素繊維(B)を押出機のサイドフィーダーから供給する、熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  2. 前記熱可塑性樹脂組成物が、更に、有色顔料(D)を含む、請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  3. ポリプロピレン樹脂の含有率が、ポリプロピレン樹脂及び炭素繊維(B)の合計100質量%中、55質量%〜96質量%である、請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  4. 炭素繊維(B)の含有率が、ポリプロピレン樹脂及び炭素繊維(B)の合計100質量%中、4質量%〜45質量%である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  5. 硫化亜鉛(C)の含有量が、ポリプロピレン樹脂及び炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.5質量部〜20質量部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  6. 硫化亜鉛(C)の含有量が、炭素繊維(B)100質量部に対して、10質量部〜100質量部である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  7. 有色顔料(D)の含有量が、ポリプロピレン樹脂及び炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.1質量部〜5質量部である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  8. 有色顔料(D)の含有量が、硫化亜鉛(C)100質量部に対して、5質量部〜50質量部である、請求項2又は7に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法
  9. 更に、有色顔料(D)を押出機のメインフィーダーから供給する、請求項8に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の熱可塑性樹脂組成物の製造方法で熱可塑性樹脂組成物を得た後、射出成形する、成形体の製造方法。
  11. 成形体の反射光のL*値が、40〜70である、請求項10に記載の成形体の製造方法。
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