JP6983777B2 - レーザー溶着用樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Description
本実施形態のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物(以下、「樹脂組成物」ともいう。)は、レーザー溶着用のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物であり、ポリブチレンテレフタレート系樹脂(以下、「PBT系樹脂」ともいう。)、及び所定の粒子径の無機粒子を所定の含有量で含有する。この樹脂組成物によれば、レーザー光透過性を有しつつ部位によるレーザー光透過性のバラツキが小さく、かつ成形時の熱収縮を抑制する成形品を製造することが可能である。
ポリブチレンテレフタレート系樹脂としては、ブチレンテレフタレートを主成分(例えば、50質量%〜100質量%、好ましくは60質量%〜100質量%、さらに好ましくは75質量%〜100質量%程度)とするホモポリエステル(ポリブチレンテレフタレート)又はコポリエステル(ブチレンテレフタレート系共重合体又はポリブチレンテレフタレートコポリエステル)等が挙げられる。
無機粒子としては、板状無機粒子又は粉粒状無機粒子を挙げることができる。板状無機粒子としては、タルク、マイカ、カオリン、パイロフィライト、セリサイト、バーミキュライト、スメクタイト、ベントナイト、スチーブンサイト、モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、ノントロナイト、ガラスフレーク、黒鉛、各種の金属箔(例えば、アルミ箔、鉄箔、銅箔)等を挙げることができ、これらから選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。粉粒状無機粒子は、球状や回転楕円形状の他、球状化処理されていない不規則な形状を有する無機粒子であり、ガラスビーズ、ガラス粉、ミルドファイバー(例えば、ミルドガラスファイバー等)、金属酸化物微粒子(例えば、シリカ、アルミナ)等を挙げることができ、これらから選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。中でも、層状ケイ酸塩からなる板状無機粒子を含むことが好ましく、タルクを含むことが特に好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、得られる成形品の機械的物性を向上させる目的で、無機充填剤を含んでいてもよい。無機充填剤としては、繊維状充填剤、板状充填剤、又は粉粒状充填剤を挙げることができる。繊維状充填剤としては、例えば、ガラス繊維、アスベスト繊維、カーボン繊維、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカ−アルミナ繊維、アルミニウムシリケート繊維、ジルコニア繊維、チタン酸カリウム繊維、炭化ケイ素繊維、ウィスカー(炭化ケイ素、アルミナ、窒化珪素等のウィスカー)等の無機質繊維;脂肪族又は芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアクリロニトリル等のアクリル樹脂、或いはレーヨン等で形成された繊維等の有機質繊維を挙げることができる。板状充填剤としては、例えば、タルク、マイカ、ガラスフレーク、グラファイト等を挙げることができる。粉粒状充填剤としては、例えば、ガラスビーズ、ガラス粉、ミルドファイバー(例えば、ミルドガラスファイバー等)、ウォラストナイト(珪灰石)等を挙げることができる。なお、ウォラストナイトは、板状、柱状、繊維状等の形態であってもよい。これらの無機充填剤のうち、安価であり入手しやすいこと等から、ガラス繊維が好ましい。
樹脂組成物には、種々の添加剤、例えば、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等)、難燃剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、染顔料等の着色剤、分散剤、可塑剤、核剤等を添加してもよい。この場合の添加物の含有量は、例えば、ポリブチレンテレフタレート系樹脂100質量部に対して、0質量部を超え20質量部以下とすることができる。なお、着色剤については、意匠面の要求から、レーザー光吸収側成形品と同様の色目、特に黒色系への着色が必要となる場合、レーザー光透過性を損なわないよう、染料系の着色剤を用いるか、或いはレーザー光透過率を損なわない顔料(例えばBASF社のルモゲンブラックなど)を用いることが望ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、粉粒体混合物や溶融混合物(ペレット等)であってもよい。この樹脂組成物を用いた成形品は、レーザー光透過性を有しているとともに、レーザー光透過性の部位によるバラツキが小さいので、樹脂組成物はレーザー溶着するための成形品を製造するのに適している。特に、レーザー光透過側成形品を製造するのに適している。得られる成形品は、部位によるレーザー光透過性のバラツキが小さいため、レーザー溶着の際に部位ごとにレーザー光の出力を変える必要がない。また、レーザー光の出力を一定に保ちながら他の成形品と溶着する場合でも、炭化する部位が発生したり溶着できない部位が発生したりすることを防ぐことができる。その結果、容易かつ均一にレーザー溶着することが可能となる。また、成形時の収縮率の異方性を抑制できるので、反りなどの変形や形状のバラツキが少なく、相手材との密着性よく溶着することができる。
成形品は、上記した樹脂組成物を用いて形成することができ、上記樹脂組成物を含む。この成形品は、レーザー溶着用成形品とすることができる。成形品は、例えば、サイドゲート方式で幅2mmのゲートからの射出成形により形成された成形品(長さ80mm×幅80mm×厚み1.5mm)において、波長800nm〜1000nm(特に900nm〜1000nm)のレーザー光透過率が、15%以上、又は20%以上であり、レーザー光透過性を有している。また、成形品は、部位によるレーザー光透過率のバラツキが小さくレーザー光が一様に透過する。例えば、射出成形して形成した成形品(長さ80mm×幅80mm×厚み1.5mm)において、800nm〜1000nmの光を厚み方向に照射したとき、透過率の部位による変動幅(例えば、成形品のゲート側領域の透過率と、成形品の樹脂流動末端側領域の透過率との差)は、5%以下であり、好ましくは4%以下であり、より好ましくは2%以下、又は2%未満である。なお、レーザー光透過率は、分光光度計を用いて測定した値である。部位によるレーザー光透過率のバラツキが小さいので、レーザー溶着時に部位によってレーザー光の出力を変える必要がなく、一定の出力でレーザー光を照射した場合でも、均一に溶着することが可能である。
複合成形品は、上記したポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を用いて形成され該樹脂組成物を含む第1の成形品と、熱可塑性樹脂組成物を用いて形成され該熱可塑性樹脂組成物を含む第2の成形品とが、レーザー溶着された複合成形品である。第1の成形品と、第2の成形品とは、レーザー溶着により接合され一体化されている。複合成形品は、ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を含む第1の成形品の少なくとも一部と、熱可塑性樹脂組成物を含む第2の成形品の少なくとも一部とを重ね合せ、第1の成形品側からレーザー光を照射して第1の成形品の少なくとも一部と第2の成形品の少なくとも一部とを溶着して得ることができる。レーザー光を照射することにより、第1の成形品と第2の成形品との界面が少なくとも部分的に溶融して接合面が密着され、その後、冷却することにより二種の成形品を接合、一体化して1つの複合成形体とすることができる。
本実施形態で得られる複合成形品は、高い溶着強度を有し、レーザー光照射によるPBT系樹脂の損傷も少ないため、種々の用途、例えば、電気・電子部品、オフィスオートメート(OA)機器部品、家電機器部品、機械機構部品、自動車機構部品等に適用できる。特に、自動車電装部品(各種コントロールユニット、イグニッションコイル部品等)、モーター部品、各種センサー部品、コネクター部品、スイッチ部品、リレー部品、コイル部品、トランス部品、ランプ部品等に好適に用いることができる。
以下に示す材料を用い、表1,2に示す含有割合で2軸押出機(日本製鋼所株式会社製、30mmφ)により250℃にて混錬しペレットを作製した。なお、タルクの平均一次粒子径は、株式会社セイシン企業製、動的画像解析法/粒子(状態)分析計PITA−3を用いて算出した。
タルク1:平均一次粒子径2.6μmのタルク
タルク2:平均一次粒子径3.4μmのタルク
タルク3:平均一次粒子径6.2μmのタルク
タルク4:平均一次粒子径0.6μmのタルク
タルク5:平均一次粒子径14.2μmのタルク
ガラス繊維(GF):日本電気硝子社製、商品名「ECS03T−187」、平均径13μm、平均長3mm
実施例及び比較例で得られたペレットを用いて、射出成形機(ファナック株式会社製)により、シリンダー温度260℃及び金型温度80℃の条件で成形品(縦8cm×横8cm×厚さ1.5mm、サイドゲート)を成形した。
得られた成形品のゲート側領域、及び樹脂の流動末端側領域からそれぞれ2cm×2cmを切り出して試験片とし、積分球を使用した分光光度計(日本分光社製、型式:V570)を用いて、波長940nmでの試験片のレーザー光透過率を測定した。結果を表1に示した。なお、「レーザー光透過率の変動幅」は、成形品の、ゲート側領域のレーザー光透過率と、樹脂流動末端側領域のレーザー光透過率との差(%)とした。
上記の条件で射出成形して得られた成形品について、キャビティの大きさと比較しての樹脂流れの直角方向(TD方向)、流れに平行方向(MD方向)の成形収縮率(単位:%)及びその差(異方性)を測定した。
2 レーザー光
3 透過側成形品
4 吸収側成形品
Claims (10)
- 熱可塑性樹脂として、ポリブチレンテレフタレート系樹脂のみを含み、かつCCDカメラで撮影した画像を解析し、加重平均により算出した平均一次粒子径が6.2μm以上10μm以下の層状ケイ酸塩からなる板状無機粒子を含有し、
板状無機粒子の含有量が、ポリブチレンテレフタレート系樹脂100質量部に対して0.01質量部以上20質量部以下である、レーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。 - 熱可塑性樹脂として、ポリブチレンテレフタレート系樹脂のみを含み、かつCCDカメラで撮影した画像を解析し、加重平均により算出した平均一次粒子径が1.0μm以上10μm以下の層状ケイ酸塩からなる板状無機粒子を含有し、
板状無機粒子の含有量が、ポリブチレンテレフタレート系樹脂100質量部に対して13.3質量部以上20質量部以下である、レーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。 - 板状無機粒子が、タルクを含む、請求項1または2に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- さらに無機充填剤をポリブチレンテレフタレート系樹脂100質量部に対して5質量部以上100質量部以下含有する、請求項1から3のいずれか一項に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- 無機充填剤が、繊維状充填剤、板状充填剤、又は粉粒状充填剤である、請求項4に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- レーザー光透過側成形品用の樹脂組成物である、請求項1から5のいずれか一項に記載のレーザー溶着用ポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を含む、レーザー溶着用成形品。
- 光路長1.5mmにおける波長800nm〜1000nmのレーザー光透過率の部位による変動幅が5.0%以下である、請求項7に記載のレーザー溶着用成形品。
- 射出成形品であり、樹脂流れの直角方向の成形収縮率と樹脂流れに平行方向の成形収縮率との差が1.0%以下である、請求項7又は8に記載のレーザー溶着用成形品。
- 請求項1から6のいずれか一項に記載のポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物を含む第1の成形品と、熱可塑性樹脂組成物を含む第2の成形品とが、レーザー溶着された複合成形品。
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