JP7184308B2 - ポリカーボネート樹脂組成物及びその製造方法、マスターバッチペレット、並びに成形体 - Google Patents
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Description
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、ポリカーボネート樹脂(A)50~90質量%、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(以下、ABS樹脂とも称する)(B)2~30質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム(C-1)及び扇状塩基性硫酸マグネシウム(C-2)から選ばれる少なくとも一種の塩基性硫酸マグネシウム(C)5~40質量%、脂肪酸金属塩及び脂肪酸から選ばれる少なくとも一種(D)0.1~8質量%、並びにエラストマー(E)1~20質量%を含む。
ポリカーボネート樹脂としては、特に制限はなく、例えば、脂肪族ポリカーボネート、芳香族ポリカーボネートなどを用いることができる。これらの中でも、芳香族ポリカーボネートが好ましい。ポリカーボネート樹脂は、市販品を用いてもよく、適宜合成したものを用いてもよい。
ABS樹脂は、グラフト法およびポリマーブレンド法のいずれの方法で得られた樹脂であってもよい。ABS樹脂の組成は特に限定されないが、一般的には、アクリロニトリル5~50%、ブタジエン5~40%、スチレン95~50%程度である。
ABS樹脂は、1種単独でも、2種以上を混合して用いてもよい。ABS樹脂のメルトフローレート(MFR)は、目的に応じて適宜選択することができるが、5~60g/10分が好ましく、10~60g/10分がより好ましい。
塩基性硫酸マグネシウムは、例えば、海水から製造した水酸化マグネシウムと硫酸マグネシウムとを原料として、水熱合成で得ることができる。塩基性硫酸マグネシウムとしては、繊維状塩基性硫酸マグネシウムおよび扇状塩基性硫酸マグネシウムのいずれを用いてもよいが、繊維状塩基性硫酸マグネシウムが特に好ましい。
(C-1)繊維状塩基性硫酸マグネシウム
繊維状塩基性硫酸マグネシウムは、平均長径が一般に5~100μmの範囲であり、10~60μmの範囲であることが好ましい。また、繊維状塩基性硫酸マグネシウムは、平均短径が一般に0.1~5.0μmの範囲であり、0.2~2.0μmの範囲であることが好ましく、0.2~1.0μmの範囲が特に好ましい。
従来、充填材として用いられているガラス繊維は、平均繊維径(平均短径)が最小でも10μm程度である。繊維状塩基性硫酸マグネシウムは、ガラス繊維より平均繊維径(平均短径)が小さいことから、ガラス繊維より外観が滑らかである。
扇状塩基性硫酸マグネシウムは、複数の繊維状塩基性硫酸マグネシウムの一部が接合されて扇状に連なった粒子であり、例えば、その平均粒子長2~100μm、平均粒子幅1~40μm、平均アスペクト比1~100程度である。ここで、平均粒子長とは、粒子の長手方向の寸法を指し、平均粒子幅とは、粒子の短手方向の最大寸法を指す。粒子の長手方向とは粒子長が最大となる方向であり、粒子の短手方向とは長手方向と直交する方向である。また、平均アスペクト比とは、比(平均粒子長/平均粒子径)である。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、脂肪酸金属塩及び脂肪酸から選ばれる少なくとも一種を含有することによって、塩基性硫酸マグネシウムの樹脂中での分散性が良好となる。
エラストマーとしては、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく用いられる。スチレン系熱可塑性エラストマーは、下記式(e1)または(e2)で表されるブロック共重合体であることが好ましい。
Xk-Ym-Xn …(e1)
Xm-Yn …(e2)
次に、ポリカーボネート樹脂組成物の製造方法について説明する。本発明のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法は、ABS樹脂(B)2~50質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム(C-1)及び扇状塩基性硫酸マグネシウム(C-2)から選ばれる少なくとも一種の塩基性硫酸マグネシウム(C)40~70質量%、脂肪酸金属塩及び脂肪酸から選ばれる少なくとも一種(D)0.1~5質量%、並びにエラストマー(E)1~50質量%を溶融混練してマスターバッチペレットを得る第一工程と、該マスターバッチペレット10~60質量%、及びポリカーボネート樹脂(A)40~90質量%を溶融混練してポリカーボネート樹脂組成物を製造する第二工程とを有する。
次に、マスターバッチペレットについて説明する。本発明のマスターバッチペレットは、ポリカーボネート樹脂(A)を含む希釈材と混練してポリカーボネート樹脂組成物を製造するための原材料である。
次に、成形体について説明する。本発明の成形体は、本発明のポリカーボネート樹脂組成物を成形することで製造することができる。ポリカーボネート樹脂組成物を成形する方法としては、上述した方法によりポリカーボネート樹脂組成物を製造し、これを成形する方法や、マスターバッチペレットと希釈ペレットを混合し、当該混合物を成形機により直接成形する方法などを挙げることができる。また、成形に使用する成形機としては、例えば、圧延成形機(カレンダー成形機など)、真空成形機、押出成形機、射出成形機、ブロー成形機、プレス成形機などを挙げることができる。
(メルトフローレート(MFR))
メルトフローインデクサ((株)東洋精機製作所製、G-01)を用いて、JISK7210に準拠してメルトフローレート試験を行い、メルトフローレート(MFR)を評価した。MFRの値が大きいほど、加工性が優れている。
アイゾット衝撃試験機((株)マイズ試験機製)を用いてJISK7110に準拠して試験を行い、アイゾット衝撃強度を評価した。ハンマーは2.75Jとした。
万能力学試験機((株)イマダ製)を用いて3点曲げ試験を行い、得られた荷重たわみ曲線からJISK7171に準拠した方法により曲げ弾性率を評価した。支点間距離は40mm、負荷速度は10mm/minとした。
実施例及び比較例において用いる成分を、以下に示す。
ポリカーボネート樹脂(A):
[MFR(温度240℃、荷重5.000kg):4.5g/10分]
ABS樹脂(B):
[MFR(温度220℃、荷重5.000kg):18g/10分]
繊維状塩基性硫酸マグネシウム(C-1):
(モスハイジA-1、宇部マテリアルズ(株)製、平均長径:15μm、平均短径:0.5μm)
扇状塩基性硫酸マグネシウム(C-2):
(平均粒子長33.0μm、平均粒子幅6.0μm、平均アスペクト比5.5)
脂肪酸金属塩(D):ステアリン酸マグネシウム
エラストマー(E):スチレン-エチレン・ブチレン-スチレン(SEBS、タフテックH1043、旭化成(株)製)
ガラス繊維(F):
チョップドGF(ECS03 T-511、日本電気硝子(株)製、繊維長径:3mm、繊維短径:13μm)
ミルドGF(PF E-001、日東紡(株)製、繊維短径:10μm)
ABS樹脂(B)25.3質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)59.1質量%、脂肪酸金属塩(D)1.8質量%、及びエラストマー(E)13.8質量%を混合し、得られた混合物を240℃で2分間、溶融混練した。溶融混練には、溶融混練押出機ラボプラストミルローラミキサ(R60型、容量60cc、(株)東洋精機製)を用い、軸の回転数は120rpmとした。得られた溶融混練物をホットプレス(温度240℃)にてシート状にした後、切断してマスターバッチペレットを得た。
上記マスターバッチペレット24.7質量%、及びポリカーボネート樹脂(A)75.3質量%を混合した。その後、二軸溶融混練押出機(L/D=25、(株)井元製作所製)を用いて、260℃、50rpmで溶融混練して実施例1のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)22.8質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)53.1質量%、脂肪酸金属塩(D)1.6質量%、及びエラストマー(E)22.5質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、マスターバッチペレットを得た。
上記マスターバッチペレット27.5質量%及びポリカーボネート樹脂(A)72.5質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、実施例2のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)19.7質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)46.2質量%、脂肪酸金属塩(D)1.4質量%、及びエラストマー(E)32.7質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、マスターバッチペレットを得た。
上記マスターバッチペレット31.8質量%及びポリカーボネート樹脂(A)68.2質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、実施例3のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)25.3質量%、扇状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-2)59.1質量%、脂肪酸金属塩(D)1.8質量%、及びエラストマー(E)13.8質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、マスターバッチペレットを得た。
上記マスターバッチペレット24.7質量%及びポリカーボネート樹脂(A)75.3質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、実施例4のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)22.8質量%、扇状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-2)53.1質量%、脂肪酸金属塩(D)1.6質量%、及びエラストマー(E)22.5質量%を用いてマスターバッチペレットを作製し、得られたマスターバッチペレット27.5質量%とポリカーボネート樹脂(A)72.5質量%とを混合した以外は実施例1と同様にして、実施例5のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)19.7質量%、扇状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-2)46.2質量%、脂肪酸金属塩(D)1.4質量%、及びエラストマー(E)32.7質量%を用いてマスターバッチペレットを作製し、得られたマスターバッチペレット31.8質量%とポリカーボネート樹脂(A)68.2質量%とを混合した以外は実施例1と同様にして、実施例6のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)27.3質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)64.2質量%、脂肪酸金属塩(D)1.9質量%、及びエラストマー(E)6.6質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、マスターバッチペレットを得た。
上記マスターバッチペレット22.9質量%及びポリカーボネート樹脂(A)77.1質量%を用いる以外は実施例1と同様にして、比較例1のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ポリカーボネート樹脂(A)を単独で用いた。
ポリカーボネート樹脂(A)80質量%とガラス繊維(F)(チョップドGF)20質量%とを混合した。得られた混合物を二軸溶融混練押出機で溶融混練して、比較例2のポリカーボネート樹脂組成物を得た。溶融混練は、温度を280℃に変更した以外は実施例1と同様にして行った。
ポリカーボネート樹脂(A)80質量%と繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)20質量%とを混合した。次いで、実施例1と同様に二軸溶融混練押出機で溶融混練を試みたが、混練不能であった。
ポリカーボネート樹脂(A)84.7質量%と、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)14.9質量%と、脂肪酸金属塩(D)0.4質量%とを混合した。次いで、実施例1と同様に二軸溶融混練押出機で溶融混練を試みたが、混練不能であった。
ポリカーボネート樹脂(A)79.0質量%と、ABS樹脂(B)6.3質量%と、繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)14.7質量%とを混合した。次いで、実施例1と同様に二軸溶融混練押出機で溶融混練を試みたが、混練不能であった。
繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)を同量のガラス繊維(F)(チョップドGF)に変更した以外は実施例3と同様にして、比較例7のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
繊維状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-1)を同量のガラス繊維(F)(ミルドGF)に変更した以外は実施例3と同様にして、比較例8のポリカーボネート樹脂組成物を得た。
ABS樹脂(B)27.3質量%、扇状塩基性硫酸マグネシウム粒子(C-2)64.2質量%、ステアリン酸マグネシウム(D)1.9質量%、及びエラストマー(E)6.6質量%を用いてマスターバッチペレットを作製し、得られたマスターバッチペレット22.9質量%とポリカーボネート樹脂(A)77.1質量%とを混合した以外は比較例1と同様にして、混練を試みたが混練不能であった。
実施例1~6及び比較例1~9にて得られたポリカーボネート樹脂組成物をストランド状に押出した後、切断して、ポリカーボネート樹脂組成物ペレットとした。ポリカーボネート樹脂組成物ペレットは、上記の方法によりメルトフローレートを測定した。
また、上記ポリカーボネート樹脂組成物ペレットを、小型射出成形機(C.Mobile0813、(株)新興セルビック製)にて射出成形し、成形体(長さ50mm、幅5mm、厚さ2mm)を製造した。得られた成形体を試験片として用いて、上述した方法により衝撃強度、曲げ弾性率、及び強度を測定した。
さらに、各試験片の外観を目視により観察して、表面に充填材が認識されるか否かを調べた。充填材が認識されない場合を“○”とし、認識される場合を“×”とした。
得られた結果を、上述の測定結果とともに下記表2にまとめる。
エラストマー(E)の含有量が少ない比較例9は、ポリカーボネート樹脂が扇状塩基性硫酸マグネシウムによって加水分解し、混練不能であった。
Claims (4)
- ポリカーボネート樹脂(A)50~90質量%、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(B)2~30質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム(C-1)及び扇状塩基性硫酸マグネシウム(C-2)から選ばれる少なくとも一種の塩基性硫酸マグネシウム(C)5~40質量%、脂肪酸金属塩及び脂肪酸から選ばれる少なくとも一種(D)0.1~8質量%、並びにエラストマー(E)を2~20質量%含み、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(B)と塩基性硫酸マグネシウム(C)との比率が0.4~1.0であることを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物。
- 請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物の製造方法であって、
アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(B)2~50質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム(C-1)及び扇状塩基性硫酸マグネシウム(C-2)から選ばれる少なくとも一種の塩基性硫酸マグネシウム(C)40~70質量%、脂肪酸金属塩及び脂肪酸から選ばれる少なくとも一種(D)0.1~5質量%、並びにエラストマー(E)1~50質量%を溶融混練してマスターバッチペレットを得る第一工程と、
該マスターバッチペレット10~60質量%、及びポリカーボネート樹脂(A)40~90質量%を溶融混練してポリカーボネート樹脂組成物を製造する第二工程と
を有することを特徴とするポリカーボネート樹脂組成物の製造方法。 - ポリカーボネート樹脂(A)を含む希釈材と混練して請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物を製造するためのマスターバッチペレットであって、
アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体樹脂(B)2~50質量%、繊維状塩基性硫酸マグネシウム(C-1)及び扇状塩基性硫酸マグネシウム(C-2)から選ばれる少なくとも一種の塩基性硫酸マグネシウム(C)40~70質量%、脂肪酸金属塩及び脂肪酸から選ばれる少なくとも一種(D)0.1~5質量%、及びエラストマー(E)1~50質量%を含むことを特徴とするマスターバッチペレット。 - 請求項1に記載のポリカーボネート樹脂組成物の成形物であることを特徴とする成形体。
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