JP6825916B2 - 樹脂組成物 - Google Patents
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Description
近年、デジタルカメラ、タブレット等の電子機器では製品の小型化に伴い、使用する製品筐体において筐体の薄肉化が進んでいる。また自動車などの車両関連部品においては省エネ化に伴う車両の軽量化および化石燃料の削減を目的としたハイブリッド車や電気自動車などを初めとする自走車両の電化が進んでいる。また、近年の通信技術の高度化にともない、携帯端末だけではなく、自動車においても通信機器の設置(カーナビゲーション、ETCなど)や電化にともなう独自の車両関連部品(インバーターなど)が増加している。
しかしながら、ポリアリーレンスルフィド樹脂は、耐熱性、耐薬品性には優れるものの、機械強度、ウエルド強度、耐湿熱性は十分ではない。また、ポリアリーレンスルフィド樹脂は、他の樹脂と比較し摺動特性を有するものの、金属代替として使用するには摺動特性や衝撃強度が十分ではない。
これは一般的なポリマー重合方法において除去が困難な不純物(残留ナトリウム、残留クロルなど)による耐湿熱性の低下および不純物由来の発生ガスによるウエルド部の樹脂同士の接着を阻害することが要因として考えられる。
また特許文献10〜11には、摺動特性と機械的特性を向上させるためにポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂および芳香族ポリアミド繊維を含有する樹脂組成物が提案されている。またポリフェニレンサルファイド樹脂、導電性チタン酸カリウムウィスカー、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、金属酸化物および芳香族ポリアミド繊維を含有する樹脂組成物が提案されている。しかしこれらの文献には、摺動性と機械的強度について言及しているもののウエルド強度および耐湿熱性に関する記載はない。
すなわち本発明は、(1)ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)100重量部および充填材(B成分)10〜300重量部を含有し、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下である樹脂組成物により達成される。
本発明の好適な態様の一つは、(9)B−1成分が、引張強度が3,000MPa以上の炭素繊維である上記構成6に記載の樹脂組成物である。
ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)は、ポリアリーレンスルフィドと称される範疇に属するものであれば如何なるものを用いてもよい。
ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)の構成単位として、例えばp−フェニレンスルフィド単位、m−フェニレンスルフィド単位、o−フェニレンスルフィド単位、フェニレンスルフィドスルホン単位、フェニレンスルフィドケトン単位、フェニレンスルフィドエーテル単位、ジフェニレンスルフィド単位、置換基含有フェニレンスルフィド単位、分岐構造含有フェニレンスルフィド単位などを挙げることができる。p−フェニレンスルフィド単位の含有量は、好ましくは70モル%以上、より好ましくは90モル%以上、さらに好ましくは100モル%である。
ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)の総ナトリウム含有量は、好ましくは39ppm以下、より好ましくは30ppm以下、さらに好ましくは10ppm以下、最も好ましくは8ppm以下である。39ppmを超える場合には、発生ガスの増加によるウエルド強度を低下させるだけではなく、高温高湿環境下において、ナトリウム金属と水分子の配位結合による樹脂の吸水量の増加によって耐湿熱性を低下させる場合がある。
A成分は、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂であることが好ましい。A成分は、総塩素含有量が50ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が8ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂であることが好ましい。
前記製造方法はヨウ化工程および重合工程を含む。ヨウ化工程ではアリール化合物をヨードと反応させて、ジヨードアリール化合物を得る。
続く重合工程で、重合停止剤を用いてジヨードアリール化合物を固体硫黄と重合反応させてポリアリーレンスルフィド樹脂を製造する。ヨードはこの工程で、気体状で発生し、これを回収して再びヨウ化工程に用いられる。実質的にヨードは触媒である。
固体硫黄としては、室温で8個の原子が連結されたシクロオクタ硫黄形態(S8)が挙げられる。しかしながら重合反応に用いられる硫黄化合物は限定されるものではなく、常温で固体または液体であればいずれの形態でも使用し得る。
重合停止剤として、モノヨードアリール化合物、ベンゾチアゾール類、ベンゾチアゾールスルフェンアミド類、チウラム類、ジチオカルバメート類、芳香族スルフィド化合物などが挙げられる。
重合停止剤の含有量は、固体硫黄100重量部に対し1〜30重量部であることが好ましい。この量はジスルフィド結合の生成を考慮して決定される。
A成分は、ジヨードアリール化合物、固体硫黄および重合停止剤を、極性溶媒を使用せずに直接加熱して重合させる方法よって得られるポリアリーレンスルフィド樹脂であることが好ましい。重合停止剤と重合反応触媒とを併用しても良い。
この重合方法を使うことにより、実質的に塩素含有量およびナトリウム含有量を低減させる必要が無く、コストパフォーマンスに優れたポリフェニレンスルフィド樹脂を得ることができる。また本発明のポリフェニレンスルフィド樹脂は、その他の重合方法によって得られたポリフェニレンスルフィド樹脂を含んでいてもよい。
充填材(B成分)として、繊維状、板状、粉末状、粒状などの充填材が挙げられる。充填材(B成分)は、繊維状充填材(B−1成分)および繊維状以外の充填材(B−2成分)からなる群より選ばれる少なくとも一種の充填材であることが好ましい。
樹脂組成物中の、B成分の含有量は、A成分100重量部に対し、10〜300重量部であり、好ましくは15〜250重量部、より好ましくは20〜200重量部である。B成分の含有量が10重量部未満では、ウエルド強度が劣り、300重量部を超えると生産または成形加工性が低下する。
繊維状充填材(B−1成分)として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維などが挙げられる。繊維状充填材(B−1成分)は、ガラス繊維、ガラスミルドファイバー、ワラストナイト、炭素繊維および全芳香族ポリアミド繊維からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
B−1成分が、引張弾性率が250GPa以上である炭素繊維であり、B−1成分の含有量が、100重量部のA成分に対し10〜180重量部であることが好ましい。
本発明のB−1成分として使用される炭素繊維としては、JIS R7608により測定された引張弾性率が250GPa以上の炭素繊維が好ましい。
炭素繊維として、カーボンファイバー、カーボンミルドファイバーおよびカーボンナノチューブ等が挙げられる。
カーボンナノチューブは、繊維径0.003〜0.1μmであることが好ましい。またそれらは単層、2層、および多層のいずれであってもよく、多層(いわゆるMWCNT)が好ましい。
但し、カーボンファイバーの引張弾性率が600GPaを超えるとカーボンファイバーが非常に高価となり、かつ原料供給面から汎用性が低下するため、使用するカーボンファイバーの引張弾性率の好ましい範囲は250〜600GPaであり、より好ましくは260〜500GPaである。
カーボンファイバーの平均繊維径は特に限定されないが、3〜15μmが好ましく、より好ましくは4〜13μmである。かかる範囲の平均繊維径を持つカーボンファイバーは、成形品外観を損なうことなく良好な機械的強度および疲労特性を発現することができる。
上記のカーボンファイバーは、カーボンファイバーの表面に金属層をコートしてもよい。金属としては、銀、銅、ニッケル、およびアルミニウムなどが挙げられ、ニッケルが金属層の耐腐食性の点から好ましい。金属コートの方法としては、先にガラス充填材における異種材料による表面被覆で述べた各種の方法が採用できる。中でもメッキ法が好適に利用される。また、かかる金属コートカーボンファイバーの場合も、元となるカーボンファイバーとしては上記のカーボンファイバーとして挙げたものが使用可能である。金属被覆層の厚みは好ましくは0.1〜1μm、より好ましくは0.15〜0.5μmである。更に好ましくは0.2〜0.35μmである。
樹脂組成物中の、引張弾性率が250GPa以上の炭素繊維(B−1成分)の含有量は、A成分100重量部に対し、好ましくは10〜180重量部、より好ましくは15〜180重量部、さらに好ましくは18〜150重量部、特に好ましくは20〜140重量部である。B成分の含有量が10重量部未満ではウエルド強度が劣り、180重量部を超えると、混練押出時にストランド切れやサージングなどが起こり、生産性が低下するという問題が生ずる。
樹脂組成物は、非繊維状充填材(B−2成分)を含有していても良い。非繊維状充填材(B−2成分)として、ワラステナイト、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩が挙げられる。また、モンモリロナイト、合成雲母などの膨潤性の層状珪酸塩が挙げられる。また、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物が挙げられる。また、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩が挙げられる。また、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩が挙げられる。また、ガラスビーズ、セラミックビ−ズ、窒化ホウ素、炭化珪素、燐酸カルシウムおよびシリカなどが挙げられる。
繊維状以外の充填材(B−2成分)は、ガラスフレーク、マイカ、タルク、炭酸カルシウムおよびガラスビーズからなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。
充填材(B成分)は、中空であってもよく、さらには充填材を2種類以上併用することも可能である。また、これら充填材をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ化合物などのカップリング剤で、膨潤性の層状珪酸塩では有機化オニウムイオンで予備処理して使用することは、より優れた機械的強度を得る意味において好ましい。
金属酸化物の具体例としては、SnO2(アンチモンドープ)、In2O3(アンチモンドープ)、ZnO(アルミニウムドープ)などが例示でき、これらはチタネート系、アルミ系、シラン系カップリング剤などの表面処理剤で表面処理を施されていてもよい。
本発明の樹脂組成物は、A成分およびB成分に加えてフッ素樹脂(C成分)を含有していても良い。
フッ素樹脂(C成分)としては、主鎖に炭素鎖を有し、側鎖にフッ素原子の結合を有する重合体または共重合体である。具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチレン−フルオロアルキルビニルエーテル−フルオロオレフィン共重合体、エチレン−トリクロロフルオロエチレン共重合体などが挙げられる。なかでも好ましくは、ポリテトラフルオロエチレンが挙げられる。焼成、未焼成のどちらのポリテトラフルオロエチレンでも使用可能である。ポリテトラフルオロエチレンは再凝集し易いので、再凝集し難くするために焼成処理等を施した粉末状ものが好ましい。特に焼成処理温度360℃以上で焼成されたポリテトラフルオロエチレン樹脂が好ましい。ポリテトラフルオロエチレンの融点は、再凝集し難くするためDSC法で測定して320〜335℃のものが好ましく、より好ましくは325〜330℃である。
また、このポリテトラフルオロエチレンの数平均分子量は、10万以上が好ましく、より好ましくは20万以上である。
このようなポリテトラフルオロエチレンの例としては、(株)喜多村よりKTL−620、KTL−450Aとして、ダイキン工業(株)よりルブロンL−5、L−2として、また旭アイシ−アイフロロポリマーズ(株)よりL150J、L169J、L170J、L172Jとして、また三井・デュポンフロロケミカル(株)よりテフロンTLP−10F−1として市販されており容易に入手可能である。
本発明における樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、エラストマー成分を含むことができる。好適なエラストマー成分としては、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン系共重合体(ABS樹脂)、メチルメタクリレート・ブタジエン・スチレン共重合体(MBS樹脂)およびシリコーン・アクリル複合ゴム系グラフト共重合体などのコア−シェルグラフト共重合体が挙げられる。あるいはシリコーン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーなどの熱可塑性エラストマーが挙げられる。
本発明の樹脂組成物は上記各成分を同時に、または任意の順序でタンブラー、V型ブレンダー、ナウターミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、押出機等の混合機により混合して製造することができる。好ましくは2軸押出機による溶融混練が好ましく、必要に応じて任意の成分を、サイドフィーダー等を用いて第2供給口より、溶融混合された他の成分中に供給することが好ましい。
押出機としては、原料中の水分や、溶融混練樹脂から発生する揮発ガスを脱気できるベントを有するものが好ましく使用できる。ベントからは発生水分や揮発ガスを効率よく押出機外部へ排出するための真空ポンプが好ましく設置される。また押出原料中に混入した異物などを除去するためのスクリーンを押出機ダイス部前のゾーンに設置し、異物を樹脂組成物から取り除くことも可能である。かかるスクリーンとしては金網、スクリーンチェンジャー、焼結金属プレート(ディスクフィルターなど)などを挙げることができる。
上記の如く押出された樹脂は、直接切断してペレット化するか、またはストランドを形成した後かかるストランドをペレタイザーで切断してペレット化される。ペレット化に際して外部の埃などの影響を低減する必要がある場合には、押出機周囲の雰囲気を清浄化することが好ましい。
得られたペレットの形状は、円柱、角柱、および球状など一般的な形状を取り得るが、より好適には円柱である。かかる円柱の直径は、好ましくは1〜5mm、より好ましくは1.5〜4mm、さらに好ましくは2〜3.5mmである。一方、円柱の長さは好ましくは1〜30mm、より好ましくは2〜5mm、さらに好ましくは2.5〜4mmである。
本発明の樹脂組成物の総ナトリウム含有量は、39ppm以下であり、好ましくは10ppm以下、より好ましくは8ppm以下である。39ppmを超える場合には、発生ガスの増加によりウエルド強度を低下させるだけではなく、高温高湿環境下において、ナトリウム金属と水分子の配位結合による樹脂の吸水量の増加によって耐湿熱性を低下させる。
本発明の樹脂組成物を用いてなる成形品は、上記の如く製造されたペレットを成形して得ることができる。好適には、射出成形、押出し成形により得られる。射出成形においては、通常の成形方法だけでなく、射出圧縮成形、射出プレス成形、ガスアシスト射出成形、発泡成形(超臨界流体を注入する方法を含む)、インサート成形、インモールドコーティング成形、断熱金型成形、急速加熱冷却金型成形、二色成形、多色成形、サンドイッチ成形、および超高速射出成形等を挙げることができる。また成形はコールドランナー方式およびホットランナー方式のいずれも選択することができる。また押出成形では、各種異形押出成形品、シート、フィルム等が得られる。シート、フィルムの成形にはインフレーション法や、カレンダー法、キャスティング法等も使用可能である。更に特定の延伸操作をかけることにより熱収縮チューブとして成形することも可能である。また本発明の樹脂組成物を回転成形やブロー成形等により成形品とすることも可能である。
[樹脂組成物の評価]
(1)ウエルド強度
曲げ弾性率を、幅13mm、長さ160mm、厚み1.5mmtのウエルドを有する試験片を使用し測定した。ウエルドを有する試験片は、試験片の両側に設けたサイドゲートから充填させ試験片中央部にウエルドを作成した。得られた試験片をテンシロン万能試験機((株)オリエンテック 製 UCT−1T)にて支点間距離24mm、試験速度1mm/分の条件にて曲げ弾性率を測定した。この数値が大きいほど樹脂組成物のウエルド強度が優れていることを意味する。
ISO178に準拠した曲げ試験片を、超加速寿命試験装置((株)平山製作所 製 PC−305III/V)に入れ、温度120℃、湿度100%RH、処理時間100時間にて処理を行った。得られた試験片の曲げ強さをISO178(測定条件23℃)に準拠して測定した。測定した湿熱処理前の曲げ強さおよび湿熱処理後の曲げ強さより下記式を用いて、湿熱処理後の保持率を算出した。この数値が大きいほど樹脂組成物の耐湿熱性が優れていることを意味する。
湿熱処理後の保持率(%)=[(湿熱処理後の曲げ強さ)/(湿熱処理前の曲げ強さ)]×100
ポリアリーレンスルフィド樹脂および充填材を表1記載の各配合量で、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練してペレットを得た。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX−30XSST(完全かみ合い、同方向回転)を使用した。押出条件は吐出量12kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第一供給口からダイス部分まで320℃とした。なお、繊維状充填材は上記押出機のサイドフィーダーを使用し第二供給口から供給し、ポリアリーレンスルフィド樹脂および繊維状以外の充填材は第一供給口から押出機に供給した。ここでいう第一供給口とはダイスから最も離れた供給口であり、第二供給口とは押出機のダイスと第一供給口の間に位置する供給口である。
表1中の記号表記の各成分は下記の通りである。
PPS−1:以下の製造方法で得られたポリフェニレンスルフィド樹脂
(製造方法)
パラジヨードベンゼン300.00gおよび硫黄27.00gに、重合停止剤としてジフェニルジスルフィド0.60g(最終的に重合されたPPSの重量に基づいて0.65重量%の含量)を投入して180℃に加熱して完全にそれらを溶融および混合した後、温度を220℃に昇温し、且つ、圧力を200Torrに降圧した。得られた混合物を、最終温度および圧力が夫々320℃および1Torrとなるように温度および圧力を段階的に変化させつつ、8時間重合反応させてポリフェニレンスルフィド樹脂を製造した。総塩素含有量は20ppm以下(検出限界以下)、総ナトリウム含有量は7ppmであった。
PPS−2:ポリフェニレンスルフィド樹脂(DIC製 DIC−PPS MA−505、総塩素含有量2200ppm、総ナトリウム含有量160ppm)
PPS−3:PPS−1 80重量%およびPPS−2 20重量%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は330ppm、総ナトリウム含有量は26ppmであった。
PPSー4:PPS−1 60重量%およびPPS−2 40重量%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は870ppm、総ナトリウム含有量は67ppmであった。
B−1:炭素繊維(東邦テナックス(株)製 HTC432 6mm 長径:7μm、カット長:6mm、ウレタン系集束剤)
B−2:ニッケルコート炭素繊維(東邦テナックス(株)製 HTC903 6mm 長径:7μm、カット長6mm、ウレタン系集束剤)
B−3:全芳香族ポリアミド繊維(帝人(株)製 パラ系アラミド繊維 T322EH 長径:12μm、カット長:3mm、ポリエステル系集束剤)
B−4:全芳香族ポリアミド繊維(帝人(株)製 メタ系アラミド繊維 ST2.2 長径:12μm、カット長1mm、集束剤無)
B−5:全芳香族ポリアミド繊維(帝人(株)製 ポリフェニレンテレフタルアミド 1488 長径:12μm、カット長:6mm ポリエステル系集束剤)
B−6:円形断面チョップドガラス繊維(日本電気硝子(株)製 T−760H 直径:10.5μm、カット長:3mm、ウレタン・エポキシ系集束剤)
B−7:扁平断面チョップドガラス繊維(日東紡(株)製 3PA−830 長径:28μm、短径:7μm、エポキシ系集束剤)
B−8:炭酸カルシウム(三共精粉(株)製 スカロン2300)
B−9:マイカ((株)ヤマグチマイカ製:41PU5)
B−10:タルク(林化成(株)製:UPN HST0.8)
[炭素繊維の評価]
炭素繊維の引張弾性率、引張強度は、JIS R7608により測定した。
(1)機械強度
ISO527に準拠した引張り試験片の引張破断強度を、ISO527(測定条件23℃)に準拠して測定した。この数値が大きいほど樹脂組成物の機械強度が優れていることを意味する。
(2)ウエルド強度
曲げ強さ(ウエルド有)を幅13mm、長さ160mm、厚み1.5mmtの試験片を使用し測定した。ウエルドを有する試験片は、試験片の両側に設けたサイドゲートから充填させ試験片中央部にウエルドを作成した。得られた試験片をテンシロン万能試験機((株)オリエンテック製 UCT−1T)にて支点間距離24mm、試験速度1mm/分の条件にて曲げ強さを測定した。この数値が大きいほど樹脂組成物のウエルド強度が優れていることを意味する。
(3)耐湿熱性
ISO178に準拠した曲げ試験片を、超加速寿命試験装置((株)平山製作所製 PC−305III/V)に入れ、温度120℃、湿度100%RH、処理時間100時間にて処理を行った。得られた試験片の曲げ強さをISO178(測定条件23℃)に準拠して測定した。測定した湿熱処理前の曲げ強さおよび湿熱処理後の曲げ強さより下記式を用いて、湿熱処理後の保持率を算出した。この数値が大きいほど樹脂組成物の耐湿熱性が優れていることを意味する。
湿熱処理後の保持率(%)=[(湿熱処理後の曲げ強さ)/(湿熱処理前の曲げ強さ)]×100
ポリアリーレンスルフィド樹脂および炭素繊維を表2記載の各配合量で、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練してペレットを得た。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX−30XSST(完全かみ合い、同方向回転)を使用した。押出条件は吐出量12kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第一供給口からダイス部分まで320℃とした。なお、炭素繊維は上記押出機のサイドフィーダーを使用し第二供給口から供給し、ポリアリーレンスルフィド樹脂は第一供給口から押出機に供給した。ここでいう第一供給口とはダイスから最も離れた供給口であり、第二供給口とは押出機のダイスと第一供給口の間に位置する供給口である。
表2中の記号表記の各成分は下記の通りである。
PPS−1−a:以下の製造方法で得られたポリフェニレンスルフィド樹脂
パラジヨードベンゼン300.00gおよび硫黄27.00gに、重合停止剤としてジフェニルジスルフィド0.60g(最終的に重合されたPPSの重量に基づいて0.65重量%の含量)を投入して180℃に加熱して完全にそれらを溶融および混合した後、温度を220℃に昇温し、且つ、圧力を200Torrに降圧した。得られた混合物を、最終温度および圧力が夫々320℃および1Torrとなるように温度および圧力を段階的に変化させつつ、8時間重合反応させてポリフェニレンスルフィド樹脂を製造した。総塩素含有量は20ppm以下(検出限界以下)、総ナトリウム含有量は7ppmであった。また、重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)で表される分散度(Mw/Mn)は3.4であった。
PPS−2−a:ポリフェニレンスルフィド樹脂(DIC製DIC−PPS MA−505、総塩素含有量2200ppm、総ナトリウム含有量160ppm、分散度(Mw/Mn)3.5)
PPS−3−a:PPS−1−a 80重量%およびPPS−2−a 20重量%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は330ppm、総ナトリウム含有量は26ppmであった。また分散度(Mw/Mn)は3.4であった。
PPS−4−a:PPS−1−a 60重量%およびPPS−2−a 40重量%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は870ppm、総ナトリウム含有量は67ppmであった。また分散度(Mw/Mn)は2.4であった。
B−1−a:IM C702 6mm(東邦テナックス(株)製 長径:6μm、カット長:6mm、引張弾性率:282GPa、引張強度:5,490MPa、ウレタン系集束剤、集束剤付着量:1.8%)
B−2−a:IM C443 6mm(東邦テナックス(株)製 長径:6μm、カット長:6mm、引張弾性率:282GPa、引張強度:5,490MPa、ウレタン系集束剤、集束剤付着量:2.5%)
B−3−a:UM C443 6mm(東邦テナックス(株)製 長径:6μm、カット長:6mm、引張弾性率:400GPa、引張強度:4,500MPa、ウレタン系集束剤、集束剤付着量:2.5%)
B−4−a:HTC432 6mm(東邦テナックス(株)製 長径:7μm、カット長:6mm、引張弾性率:230GPa、引張強度:2,940MPa、ウレタン系集束剤、集束剤付着量:2.3%)
[樹脂組成物の評価]
(1)ウエルド強度
曲げ弾性率(ウエルド有)を幅13mm、長さ160mm、厚み1.5mmtの試験片を使用し測定した。ウエルドを有する試験片は、試験片の両側に設けたサイドゲートから充填させ試験片中央部にウエルドを作成した。得られた試験片をテンシロン万能試験機((株)オリエンテック 製 UCT−1T)にて支点間距離24mm、試験速度1mm/分の条件にて曲げ弾性率を測定した。この数値が大きいほど樹脂組成物のウエルド強度が優れていることを意味する。
ISO178に準拠した曲げ試験片を、超加速寿命試験装置((株)平山製作所 製 PC−305III/V)に入れ、温度120℃、湿度100%RH、処理時間100時間にて処理を行った。得られた試験片の曲げ強さをISO178(測定条件23℃)に準拠して測定した。測定した湿熱処理前の曲げ強さおよび湿熱処理後の曲げ強さより下記式を用いて、湿熱処理後の保持率を算出した。この数値が大きいほど樹脂組成物の耐湿熱性が優れていることを意味する。
湿熱処理後の保持率(%)=[(湿熱処理後の曲げ強さ)/(湿熱処理前の曲げ強さ)]×100
JIS K7218 A法に従い、荷重50N、回転速度500mm/s、試験時間100時間の条件で試験前後の重量変化を算出し比摩耗量を求めた。なお、試験機には摩擦摩耗試験機((株)オリエンテック 製 EFM−III−EN)、相手材にはアルミニウム(A2011)を用いて行った。
ポリアリーレンスルフィド樹脂、充填材およびフッ素樹脂を表3記載の各配合量で、ベント式二軸押出機を用いて溶融混練してペレットを得た。ベント式二軸押出機は(株)日本製鋼所製:TEX−30XSST(完全かみ合い、同方向回転)を使用した。押出条件は吐出量12kg/h、スクリュー回転数150rpm、ベントの真空度3kPaであり、また押出温度は第一供給口からダイス部分まで320℃とした。なお、全芳香族ポリアミド繊維を除く繊維状充填材は上記押出機のサイドフィーダーを使用し第二供給口から供給し、ポリアリーレンスルフィド樹脂、全芳香族ポリアミド繊維および全芳香族ポリアミド繊維を除く繊維状以外の充填材は第一供給口から押出機に供給した。ここでいう第一供給口とはダイスから最も離れた供給口であり、第二供給口とは押出機のダイスと第一供給口の間に位置する供給口である。
表3中の記号表記の各成分は下記の通りである。
PPS−1−b:以下の製造方法で得られたポリフェニレンスルフィド樹脂
(製造方法)
パラジヨードベンゼン300.00gおよび硫黄27.00gに、重合停止剤としてジフェニルジスルフィド0.60g(最終的に重合されたPPSの重量に基づいて0.65重量%の含量)を投入して180℃に加熱して完全にそれらを溶融および混合した後、温度を220℃に昇温し、且つ、圧力を200Torrに降圧した。得られた混合物を、最終温度および圧力が夫々320℃および1Torrとなるように温度および圧力を段階的に変化させつつ、8時間重合反応させてポリフェニレンスルフィド樹脂を製造した。総塩素含有量は20ppm以下(検出限界以下)、総ナトリウム含有量は7ppmであった。
PPS−2−b:ポリフェニレンスルフィド樹脂(DIC製 DIC−PPS MA−505、総塩素含有量2200ppm、総ナトリウム含有量160ppm)
PPS−3−b:PPS−1−b 80重量%およびPPS−2−b 20重量%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は330ppm、総ナトリウム含有量は26ppmであった。
PPS−4−b:PPS−1−b 60重量%およびPPS−2−b 40重量%を上記2軸押出し機にて溶融混練しポリフェニレンスルフィド樹脂を得た。総塩素含有量は870ppm、総ナトリウム含有量は67ppmであった。
B−1−b:炭素繊維(東邦テナックス(株)製 HTC432 6mm 長径:7μm、カット長:6mm、引張弾性率:230GPa、引張強度:2,940MPa、ウレタン系集束剤)
B−2−b:炭素繊維(東邦テナックス(株)製 IMC702 6mm 長径:6μm、カット長:6mm、引張弾性率:282GPa、引張強度:5,490MPaウレタン系集束剤)
B−3−b:ニッケルコート炭素繊維(東邦テナックス(株)製 HTC903 6mm 長径:7μm、カット長6mm、ウレタン系集束剤)
B−4−b:全芳香族ポリアミド繊維(帝人(株)製 パラ系アラミド繊維 T322EH 長径:12μm、カット長:3mm、ポリエステル系集束剤)
B−5−b:全芳香族ポリアミド繊維(帝人(株)製 メタ系アラミド繊維 ST2.2 長径:12μm、カット長1mm、集束剤無)
B−6−b:全芳香族ポリアミド繊維(帝人(株)製 ポリフェニレンテレフタルアミド 1488 長径:12μm、カット長:6mm ポリエステル系集束剤)
B−7−b:円形断面チョップドガラス繊維(日本電気硝子(株)製 T−732H 直径:10.5μm、カット長:3mm、ウレタン・エポキシ系集束剤)
B−8−b:扁平断面チョップドガラス繊維(日東紡(株)製 3PA−830 長径:28μm、短径:7μm、エポキシ系集束剤)
B−9−b:炭酸カルシウム(三共精粉(株)製 エスカロン2300 )
B−10−b:マイカ((株)ヤマグチマイカ 製:41PU5)
B−11−b:タルク(林化成(株)製:UPN HST0.8)
C−1:ポリテトラフルオロエチレン((株)喜多村製 KTL−620 焼成タイプ 融点328℃)
C−2:ポリテトラフルオロエチレン((株)喜多村製 KTL−450A 焼成タイプ 融点328℃)
C−3:ポリテトラフルオロエチレン(ダイキン工業(株)製 ルブロンL−5 非焼成タイプ 融点328℃)
特にコンピューター、ノートブック、ウルトラブック、タブレット、携帯電話用ハウジング、ハイブリッド自動車や電気自動車用のインバータハウジング等の電子機器筐体に有用である。
また本発明の樹脂組成物は、自動車、産業用機械、レジャー道具の、ベアリング、ギア、パッキン、ガイドレール関連部品等に有用である。
Claims (8)
- ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)100重量部、炭素繊維、全芳香族ポリアミド繊維、マイカおよびタルクからなる群より選ばれる少なくとも一種の充填材(B成分)10〜300重量部およびポリテトラフルオロエチレン樹脂(C成分)5〜100重量部を含有し、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下であり、そして上記A成分が、ジヨードアリール化合物、固体硫黄、並びに重合停止剤を、極性溶媒を使用せずに直接加熱して重合させる方法によって得られ且つ重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)で表わされる分散度(Mw/Mn)が2.7以上である樹脂組成物。
- A成分は、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
- A成分は、総塩素含有量が50ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が8ppm以下であるポリアリーレンスルフィド樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
- B成分が、引張弾性率が250GPa以上である炭素繊維であり、B成分の含有量が、100重量部のA成分に対し10〜180重量部である請求項1に記載の樹脂組成物。
- B成分が、引張強度が3,000MPa以上の炭素繊維である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれか一項に記載の樹脂組成物からなる成形品。
- ポリアリーレンスルフィド樹脂(A成分)100重量部、炭素繊維、全芳香族ポリアミド繊維、マイカおよびタルクからなる群より選ばれる少なくとも一種の充填材(B成分)10〜300重量部およびポリテトラフルオロエチレン樹脂(C成分)5〜100重量部を混合する工程を含む、総塩素含有量が500ppm以下であり、かつ総ナトリウム含有量が39ppm以下である樹脂組成物の製造方法であって、上記A成分が、ジヨードアリール化合物、固体硫黄、並びに重合停止剤を、極性溶媒を使用せずに直接加熱して重合させる方法によって得られ且つ重量平均分子量(Mw)と数平均分子量(Mn)で表わされる分散度(Mw/Mn)が2.7以上である、上記製造方法。
- 100重量部のA成分に対し、充填材(B成分)として引張弾性率が250GPa以上である炭素繊維を10〜180重量部混合する請求項7記載の製造方法。
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