JP6834024B2 - ポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物及びインサート成形品 - Google Patents
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Description
ポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」ともいう。)は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂を主成分とする樹脂を含む樹脂組成物である。「主成分とする」とは、樹脂成分中、80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上であることを意味する。本実施形態に係る樹脂組成物は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂A、無機充填剤B、オレフィン系共重合体C及びオレフィン系共重合体Dを含有する。
ポリアリーレンサルファイド系樹脂Aは、以下の一般式(I)で示される繰り返し単位を有する樹脂である。
−(Ar−S)− ・・・(I)
(但し、Arは、アリーレン基を示す。)
無機充填剤Bは、異径比が互いに異なり、かつそれぞれ所定の異径比を有する繊維状無機充填剤B1及び繊維状無機充填剤B2(以下、「無機充填剤B1及びB2」ともいう。)を含有する。
繊維状無機充填剤B1は、異径比が1.5以下であり、好ましくは、1.0以上、1.3以下である繊維状の無機充填剤である。このような異径比を有する無機充填剤B1を含有することで、インサート成形品の成形収縮率及び線膨張係数を低下させ、機械的物性及び耐ヒートショック性を向上させることができる。無機充填剤B1としては、例えば、長手方向に直角な断面形状が、円形又は略円形である一般的な繊維状の無機充填剤を挙げることができる。
また、樹脂組成物の比重を軽くする等の目的で、繊維状無機充填剤B1として中空の繊維を使用することも可能である。
繊維状無機充填剤B2は、異径比が3.0以上であり、好ましくは、3.5以上、より好ましくは、3.8以上の繊維状である無機充填剤である。異径比の上限値は、10.0以下であり、好ましくは、8.0以下であり、より好ましくは、6.0以下である。このような異径比を有する無機充填剤B2を含有することで、インサート成形品の成形収縮率及び線膨張係数の異方性を低下させ、低反り性、機械的物性及び耐ヒートショック性を向上させることができる。繊維状無機充填剤B2を繊維状無機充填剤B1と組み合わせることで、繊維状無機充填剤B1を単独で使用する、或いは繊維状無機充填剤B1を非繊維状無機充填材(例えば後述する非繊維状無機充填材B3)及び/又は他の繊維状無機充填材(例えば後述する繊維状無機充填材B4)と組み合わせて使用するよりも、耐ヒートショック性と低反り性とを両立した、より優れた効果を得ることができる。
無機充填剤Bは、寸法安定性改良、金属腐食性ガスの発生抑制等のために、上記した無機充填剤B1及びB2の他に、必要に応じて他の無機充填剤を含有することができる。他の充填剤としては、非繊維状無機充填剤B3や、異径比が上記無機充填剤B1及びB2とは異なる他の繊維状無機充填剤B4等を挙げることができる。これらのその他の充填剤についても、上記のように表面処理することができる。
オレフィン系共重合体Cは、共重合成分としてα−オレフィン由来の構成単位とα,β−不飽和酸のグリシジルエステル由来の構成単位とを含有する。こうしたオレフィン系共重合体Cを含有するので、インサート成形品の耐ヒートショック性を著しく高めることができる。オレフィン系共重合体Cは、中でも、さらに(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含有するオレフィン系共重合体であることが好ましい。オレフィン系共重合体は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。なお、以下、(メタ)アクリル酸エステルを(メタ)アクリレートともいう。例えば、(メタ)アクリル酸グリシジルエステルをグリシジル(メタ)アクリレートともいう。また、本明細書において、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸とメタクリル酸との両方を意味し、「(メタ)アクリレート」は、アクリレートとメタクリレートとの両方を意味する。
オレフィン系共重合体Dは、以下に記載するオレフィン系共重合体D1及びオレフィン系共重合体D2からなる群から選択される1以上のオレフィン系共重合体を含む。本実施形態のポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物は、オレフィン系共重合体Cだけでなくオレフィン系共重合体Dを含有することにより、インサート成形品の耐ヒートショック性を高めつつ、樹脂組成物として一定の流動性を有することとなる。
オレフィン系共重合体Dの含有量は、ポリアリーレンサルファイド系樹脂A100質量部に対し合計して3質量部以上30質量部以下であり、5質量部以上25質量部以下がより好ましく、6質量部以上20質量部以下であることがさらに好ましい。
オレフィン系共重合体D1は、共重合成分としてエチレンとα−オレフィンとを含有する。オレフィン系共重合体D1において、α−オレフィンの炭素数は、3〜20が好ましく、5〜20がより好ましく、5〜15がさらに好ましい。なお、オレフィン系共重合体D1はランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよい。オレフィン系共重合体D1は、エチレン5〜95質量%とα−オレフィン5〜95質量%からなる共重合体であってもよい。オレフィン系共重合体D1の具体例としては、エチレン−オクテン共重合体(EO)、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブチレン共重合体、エチレン−ペンテン共重合体、エチレン−ヘキセン共重合体、エチレン−ヘプテン共重合体等が挙げられ、さらにこれらの共重合体を混合しても使用できる。
オレフィン系共重合体D2は、共重合成分としてα−オレフィン由来の構成単位とα,β−不飽和カルボン酸アルキルエステル由来の構成単位とを含有するものであり、ランダム、ブロック又はグラフト共重合体や、その共重合体を不飽和カルボン酸及びその酸無水物及びそれらの誘導体からなる群より選択される少なくとも1種で変性したものであってもよい。オレフィン系共重合体D2におけるα−オレフィンとしては、特に限定されないが、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン等を挙げることができる。中でも、エチレンが好ましい。α−オレフィンは、上記から選択される1種又は2種以上を用いることができる。オレフィン系共重合体D2におけるα,β−不飽和カルボン酸アルキルエステルとしては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸2エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸2エチルヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル等を用いることができる。
変性剤として用いられる不飽和カルボン酸又はその酸無水物としては、アクリル酸、メタアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、メチルマレイン酸、メチルフマル酸、メサコン酸、シトラコン酸、グルタコン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、フマル酸モノエチル、イタコン酸メチル、無水メチルマレイン酸、無水マレイン酸、無水メチルマレイン酸、無水シトラコン酸等が挙げられ、これらは一種または二種以上で使用される。
オレフィン系共重合体D2の具体例としては、エチレンアクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレンメタクリル酸メチル共重合体等のエチレンと(メタ)アクリル酸エステルとの共重合体等が挙げられる。
また、オレフィン系共重合体Dとしては、オレフィン系共重合体D1及びオレフィン系共重合体D2の中でも、オレフィン系共重合体D2を用いることが、より好ましい。
樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、その目的に応じた所望の特性を付与するために、一般に熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂に添加される公知の添加剤、即ちバリ抑制剤、離型剤、潤滑剤、可塑剤、難燃剤、染料や顔料等の着色剤、結晶化促進剤、結晶核剤、各種酸化防止剤、熱安定剤、耐候性安定剤、腐食防止剤等を要求性能に応じ配合することが可能である。バリ抑制剤としては、例えば、国際公開第2006/068161号や国際公開第2006/068159号等に記載されているような、溶融粘度が非常に高い分岐型ポリフェニレンサルファイド系樹脂、シラン化合物等を挙げることができる。シラン化合物としては、ビニルシラン、メタクリロキシシラン、エポキシシラン、アミノシラン、メルカプトシラン等の各種タイプが含まれ、例えばビニルトリクロロシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メルカプトトリメトキシシラン等が例示されるが、これらに限定されるものではない。添加剤の含有量は、例えば、全樹脂組成物中5質量%以下にすることができる。
図1(A),(B)に、本実施形態に係るインサート成形品の一例を模式的に示す。(A)は斜視図であり、(B)は(A)の平面図である。図1(A)に示すように、インサート成形品1は、インサート部材11と、インサート部材の表面の少なくとも一部を覆う樹脂部材12とを有する。インサート部材11は、金属、合金又は無機固体物で形成されており、4つの角部120a〜dを有する角柱状で、一部が樹脂部材12に埋設されている。樹脂部材12は、上記したポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物で形成され、ウェルド部及び応力集中部の両方からなる脆弱部130a〜dを4か所に有している。脆弱部130a〜dは、所定の方向に延びるように、略長方形状に形成されている。なお、脆弱部130a〜dは、ウェルド部又は応力集中部のいずれかのみからなる構成であってもよい。
以下に示す材料を用いて、表1に示す組成及び含有割合で、ポリアリーレンサルファイド系樹脂、無機充填剤、及びオレフィン系共重合体をドライブレンドした。これをシリンダー温度320℃の二軸押出機に投入して溶融混練することで、実施例及び比較例の樹脂組成物ペレットを得た。
ポリアリーレンサルファイド系樹脂A:ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS)、株式会社クレハ製「フォートロンKPS」(溶融粘度:20Pa・s(せん断速度:1216sec−1,310℃))
(ポリアリーレンサルファイド系樹脂の溶融粘度の測定)
上記ポリアリーレンサルファイド系樹脂Aの溶融粘度は以下のようにして測定した。
東洋精機製作所製キャピログラフを用い、キャピラリーとして1mmφ×20mmL/フラットダイを使用し、バレル温度310℃、せん断速度1216sec−1での溶融粘度を測定した。
(無機充填剤)
繊維状無機充填剤B1:ガラス繊維、断面が略円形、長径10.5μm、短径10.5μm、長径/短径の比1.0、日本電気硝子株式会社製「チョップドストランドECS03T−747H」
繊維状無機充填剤B2:ガラス繊維、断面が長円形、長径28μm、短径7μm、長径/短径の比4.0、日東紡績株式会社製「異形断面チョップドストランド CSG 3PA−830」
繊維状無機充填剤:ガラス繊維、断面が長円形、長径20μm、短径10μm、長径/短径の比2.0、日東紡績株式会社製「異形断面チョップドストランド CSG 3PL−962」
繊維状無機充填剤:ガラス繊維、断面がまゆ形、長径24μm、短径12μm、長径/短径の比2.0、日東紡績株式会社製「異形断面チョップドストランド CSH 3PA−860」
非繊維状無機充填剤B3:炭酸カルシウム、平均粒子径(50%d)25μm、旭鉱末株式会社製「MC−35W」
(オレフィン系共重合体)
オレフィン系共重合体C:住友化学株式会社製「ボンドファースト7M」、共重合成分として、エチレンを67質量%、メタクリル酸グリシジルエステルを6質量%、及びアクリル酸メチルを27質量%含む。
オレフィン系共重合体D1:エチレンオクテン共重合体、ダウ・ケミカル日本株式会社製「Engage 8440」
オレフィン系共重合体D2:エチレンエチルアクリレート共重合体、株式会社NUC製「NUC−6570」
(流動性)
東洋精機製作所製キャピログラフを用い、キャピラリーとして1mmφ×20mmL/フラットダイを使用し、バレル温度310℃、剪断速度1000sec−1での溶融粘度(Pa・s)を測定した。結果を表1に示す。溶融粘度が250Pa・s以下の場合、流動性に優れている。
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物と、JIS G4051:2005 機械構造用炭素鋼鋼材で規定されるS35C製のインサート部材(1.41cm×1.41cm×高さ2.4cmの角柱形状)とを用い、射出成形によりシリンダー温度320℃、金型温度150℃の条件で、図1中の面X側にあるゲートから樹脂組成物を金型内に流し込み、樹脂部の最小肉厚が1mmとなるようにインサート射出成形し、図1に示すインサート成形品1を製造し試験片とした。
この試験片について、冷熱衝撃試験機(エスペック株式会社製)を用い、−40℃にて1.5時間冷却後、180℃にて1.5時間加熱するというサイクルを繰り返し、20サイクル毎に脆弱部を観察した。脆弱部にクラックが発生したときのサイクル数を耐ヒートショック性の指標として評価した。結果を表1に示す。サイクル数が150以上である場合に耐ヒートショック性が優れており、170以上である場合に耐ヒートショック性が特に優れている。
実施例及び比較例で得られた樹脂組成物を用いて、射出成形によりシリンダー温度320℃、金型温度150℃、保圧力70MPaの条件で、80mm×80mm×厚さ1.5mmの平板状樹脂成形品2を5枚作製した。1枚目の平板状樹脂成形品2を水平面に静置し、株式会社ミツトヨ製のCNC画像測定機(型式:QVBHU404−PRO1F)を用いて、上記平板状樹脂成形品2上の9箇所において、上記水平面からの高さを測定し、得られた測定値から平均の高さを算出した。図3中に黒丸で高さを測定した位置を示す(d1=3mm、d2=37mm)。上記水平面からの高さが上記平均の高さと同一であり上記水平面と平行な面を基準面とした。上記9箇所で測定された高さから、基準面からの最大高さと最小高さとを選択し、両者の差を算出した。同様にして、他の4枚の平板状樹脂成形品についても上記の差を算出し、得られた5個の値を平均して、反り量の値とした。結果を表1に示す。反り量が少ない程、低反り性が優れている。
2 平板状樹脂成形品
11 インサート部材
12 樹脂部材
120a〜d 角部
130a〜d 脆弱部
Q 樹脂流
Claims (7)
- ポリアリーレンサルファイド系樹脂A、無機充填剤B、オレフィン系共重合体C、及びオレフィン系共重合体Dを含有し、
無機充填剤Bが、長手方向に直角な断面の長径と短径との比である異径比が1.5以下である繊維状無機充填剤B1と、前記異径比が3.0以上である繊維状無機充填剤B2と、を含有し、
繊維状無機充填剤B1と繊維状無機充填剤B2との質量比B1/B2が、0.2以上5.0以下であり、
オレフィン系共重合体Cが、炭素数2以上のα−オレフィン由来の構成単位とα,β−不飽和酸のグリシジルエステル由来の構成単位とを含有し、
オレフィン系共重合体Dが、エチレン・炭素数3以上のα−オレフィン系共重合体D1及び炭素数2以上のα−オレフィン由来の構成単位とα,β−不飽和カルボン酸アルキルエステル由来の構成単位とを含有するオレフィン系共重合体D2からなる群から選択される少なくとも1種のオレフィン系共重合体を含有し、
オレフィン系共重合体Cの含有量が、ポリアリーレンサルファイド系樹脂A100質量部に対して3質量部以上19質量部未満であり、
オレフィン系共重合体Dの含有量が、ポリアリーレンサルファイド系樹脂A100質量部に対し合計して3質量部以上30質量部以下であり、オレフィン系共重合体Dがα,β−不飽和酸のグリシジルエステル由来の構成単位を含有しないことを特徴とするポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物。 - 無機充填剤Bが、さらに非繊維状無機充填剤B3を含有する、請求項1に記載のポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物。
- 無機充填剤Bの総含有量が、ポリアリーレンサルファイド系樹脂A100質量部に対して90質量部以上220質量部以下である、請求項1又は2に記載のポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物。
- 繊維状無機充填剤B2の含有量がポリアリーレンサルファイド系樹脂A100質量部に対して20質量部以上であり、非繊維状無機充填剤B3の含有量がポリアリーレンサルファイド系樹脂A100質量部に対して20質量部以上である、請求項2又は3に記載のポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物。
- 非繊維状無機充填剤B3の平均粒子径が10μm以上である、請求項2から4のいずれか一項に記載のポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物。
- 金属、合金又は無機固体物を用いて形成されたインサート部材と、インサート部材の表面の少なくとも一部を覆う樹脂部材とを有し、樹脂部材が請求項1から5のいずれか一項に記載のポリアリーレンサルファイド系樹脂組成物を用いて形成されたことを特徴とする、インサート成形品。
- 樹脂部材が、前記樹脂組成物の流動末端同士が接合したウェルド部、及び膨張収縮により発生する応力が集中する応力集中部のいずれか又は両方からなり所定の方向に延びる脆弱部を少なくとも一つ有し、かつ、
少なくとも一つの脆弱部が延びる方向に略直角方向に延びる表面上にゲート痕を有する、請求項6に記載のインサート成形品。
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