JP5543806B2 - 熱可塑性樹脂組成物及び製造方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献2に開示されている技術によると、黒点異物の低減化レベルは、実用上十分とは言えない。
さらに、特許文献3においては、ポリフェニレンエーテルとポリプロピレンとのアロイについては、全く検討がなされていない。
さらにまた、特許文献4においては、異物低減化に関する技術については、全く記載されていない。
すなわち、本発明は以下の通りである。
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂1〜40質量部、
(b)ポリプロピレン系樹脂99〜60質量部、
前記(a)と前記(b)との合計量100質量部に対して、
(c)ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBとからなるブロック共重合体を水素添加してなる水添ブロック共重合体1〜100質量部、
を、含有し、
直径19cm、厚み1mmに成形した円盤の、3枚の各表裏の計6面(1700cm2相当)において計測した黒点異物数(α)が、50個以下である熱可塑性樹脂組成物。
前記黒点異物数(α)が、30個以下である前記〔1〕に記載の熱可塑性樹脂組成物。
Fe元素含有量が2ppm未満である前記〔1〕又は〔2〕に記載の熱可塑性樹脂組成物。
なお、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
本実施形態の樹脂組成物は、
(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂1〜40質量部、
(b)ポリプロピレン系樹脂99〜60質量部、
前記(a)と前記(b)との合計量100質量部に対して、
(c)ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックAと共役ジエン化合物を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBとからなるブロック共重合体を水素添加してなる水添ブロック共重合体1〜100質量部、
を、含有し、
直径19cm、厚み1mmに成形した円盤の3枚の各表裏の計6面(1700cm2相当)において計測される黒点異物数(α)が50個以下である熱可塑性樹脂組成物である。
(a)成分のポリフェニレンエーテル系樹脂は、熱可塑性樹脂組成物の耐熱性及び耐高温破れ性を付与する上で必須の成分である。(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂は、下記式(1)の結合単位で示される繰返し単位を有している。
特に、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)、2,6−ジメチルフェノールと2,3,6−トリメチルフェノールとの共重合体が好ましく、ポリ(2,6−ジメチル−1,4−フェニレンエーテル)がより好ましい。
例えば、PPEは、US−A−3,306,874に記載のHayによる第一銅塩とアミンとの錯体を触媒として用い、2,6−キシレノールを酸化重合することにより容易に製造することができる。その他として、US−A−3,306,875、US−A−3,257,357、US−A−3,257,358、JP−B−52−17880、JP−A−50−51197、JP−A−63−152628等に記載された方法で容易に製造することができる。
安定剤としては、例えば、酸化亜鉛、硫化亜鉛等の金属系安定剤、ヒンダードフェノール系安定剤、リン酸エステルやフォスファイトなどのリン系安定剤、ヒンダードアミン系安定剤等の有機安定剤が挙げられる。
上記安定剤の中で特に好ましいのは、分子内にイオウ元素と水酸基を同時に有する酸化防止剤である。
具体的な商品名としては、例えば、チバスペシャルティーケミカルズ社から入手可能な、イルガノックス1520、もしくはイルガノックス1726が挙げられる。
これらの安定剤は、酸化反応によるペレットの変色等を未然に防止するために、この分子内にイオウ元素と水酸基を同時に有する酸化防止剤が極めて有効である。
分子内にイオウ元素と水酸基を同時に有する酸化防止剤を使用する場合の、好ましい配合下限量は、熱可塑性樹脂組成物の全成分の混合物100質量部に対して、0.1質量部であることが好ましく、より好ましくは、0.2質量部、さらに好ましくは、0.3質量部である。上限は5質量部であることが好ましく、より好ましくは3質量部、さらに好ましくは2質量部である
さらに、PPEに添加することが可能なその他の公知の添加剤等も、PPE100質量部に対して10質量部未満の量で添加してもよい。
ただし、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物をフィルムに成形した際の耐高温破れ性を重視した場合、できるだけポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、ゴム補強したシンジオタクチックポリスチレンは、含有しない方が好ましい。
(b)成分のポリプロピレン系樹脂としては、結晶性プロピレンホモポリマー、重合の第一工程で得られる結晶性プロピレンホモポリマー部分と重合の第二工程以降でプロピレン、エチレン及び/又は少なくとも1つの他のα−オレフィン(例えば、ブテン−1、ヘキセン−1等)を共重合して得られるプロピレン−エチレンランダム共重合体部分を有する結晶性プロピレン−エチレンブロック共重合体が挙げられ、さらにこれら結晶性プロピレンホモポリマーと結晶性プロピレン−エチレンブロック共重合体との混合物であってもかまわない。
この際、重合体の分子量を調製するために、水素等の連鎖移動剤を添加することも可能である。
また重合方法としてバッチ式、連続式いずれの方法でも可能で、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の溶媒下での溶液重合、スラリー重合等の方法も選択でき、さらには無溶媒下モノマー中での塊状重合、ガス状モノマー中での気相重合方法などが適用できる。
電子供与性化合物としては、公知のものが使用できる。
例えば、ε−カプロラクトン、メタクリル酸メチル、安息香酸エチル、トルイル酸メチルなどのエステル化合物、亜リン酸トリフェニル、亜リン酸トリブチルなどの亜リン酸エステル、ヘキサメチルホスホリックトリアミドなどのリン酸誘導体などや、アルコキシエステル化合物、芳香族モノカルボン酸エステル及び/又は芳香族アルキルアルコキシシラン、脂肪族炭化水素アルコキシシラン、各種エーテル化合物、各種アルコール類及び/又は各種フェノール類などが挙げられる。
供する(b)ポリプロピレン系樹脂は、上述した方法により得られ、ポリマーの特徴としては、ホモ−ポリプロピレン部分の結晶融点が155℃以上を有し、結晶化温度が100℃〜130℃を示し、更にメルトフローレートが0.1〜100g/10分であるポリプロピレン系樹脂である。
具体的には、まず、試料約5mgを20℃で2分間保った後、20℃/minで230℃まで昇温させ、230℃で2分間保った後、降温速度20℃/minで20℃まで降温し、さらに20℃で2分間保った後、昇温速度20℃/minで昇温したときに現れる吸熱ピークのトップピークの温度を融点として求めることができる。
この融点が155℃未満の(b)ポリプロピレン系樹脂を用いると、得られる熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体の剛性、耐熱性(荷重撓み温度:DTUL)や耐高温破れ性が低くなり、好ましくない。
好ましい(b)ポリプロピレン系樹脂は、ホモ−ポリプロピレン部分の結晶融点が163℃以上を示すものであり、剛性及び耐熱性(荷重撓み温度:DTUL)や耐高温破れ性に優れた成形体を製造可能な熱可塑性樹脂組成物が得られる。
なお、この示差走査熱量計(DSC)による結晶融点測定時に、溶融した(b)ポリプロピレン系樹脂の結晶化温度(固化温度)ピークを知ることができ、100℃〜130℃に(b)ポリプロピレン系樹脂の結晶化温度を確認できる。
このメルトフローレートは、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物をフィルムに成形した際において、十分な機械的強度を得る観点から、0.2〜100g/10分が好ましく、0.5〜80g/10分がより好ましい。
また、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物をフィルムに成形した際において、フィルムの突き刺し強度を向上させるには、メルトフローレートが0.1〜2g/10分の範囲にある(b)ポリプロピレン系樹脂を選択するのが重要である。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物において、上記分散状態を形成するために、乳化分散剤(以下、混和剤と略記する。)が必須である。混和剤として、(c)水添ブロック共重合体を用いる。
混和剤である(c)成分の水添ブロック共重合体は、上記(b)ポリプロピレン系樹脂のマトリックス中に、(a)PPEを、乳化分散させるための分散剤として作用し、さらには熱可塑性樹脂組成物の耐衝撃性を付与するものである。
(c)成分である水添ブロック共重合体は、ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックAと、共役ジエン化合物を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBとからなるブロック共重合体を、水素添加してなる水添ブロック共重合体である。
特に、ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックAと、共役ジエン化合物を主体とする1,2−ビニル結合量が70〜90%である共役ジエン化合物を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBとからなるブロック共重合体を水素添加して得られる(c)水添ブロック共重合体が、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を、特にフィルムに成形したときの、フィルム性能(機械的強度、突き刺し強度)を良好なものとする観点から好ましい。
また、共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBにおける「主体とする」に関しても同様で、少なくとも50質量%以上が共役ジエン化合物であることを意味し、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上である。
共役ジエン化合物を主体とする重合体ブロックBにおける1,2−ビニル結合量は、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の乳化分散安定性の観点から、下限は5%が好ましく、40%がより好ましく、さらに好ましくは50%であり、さらにより好ましくは60%である。
上限については、特に制限はないが、90%が好ましく、80%がより好ましい。
そしてこれらのブロック構造を示す水添ブロック共重合体(c)中に結合したスチレン量は、15〜50質量%であることが好ましく、より好ましくは25〜45質量%、さらに好ましくは30〜45質量%である。
そしてスチレンを主体とする重合体ブロックA及びブタジエンを主体とする重合体ブロックBが、それぞれ2個以上ある場合は、各重合体ブロックはそれぞれ同一構造であってもよく、異なる構造であってもよい。
このようなブロック構造を示すブロック共重合体は、例えば、A−B2−B1−Aで示され、調整された各モノマー単位のフィードシーケンスに基づいて1,2−ビニル結合量を制御した公知の重合方法によって得ることができる。ただし、この場合、ブロックBにおける1,2−ビニル結合量は、{(B2ビニル結合量)×(B2の分子量)+(B1ビニル結合量)×(B1の分子量)}/{(B2の分子量)+(B1の分子量)}で与えられ、50%以上であることが好ましい。
水添ブロック共重合体(c)として、水素添加前におけるブロックBの1,2−ビニル結合量が上記数値以上であるものを用いることにより、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形体を作製したとき、未溶融物の効果的な低減化が図られる。
そして、上記ブロック共重合体のブタジエンを主体とする重合体ブロックBの脂肪族系二重結合は、水素添加反応を行い、水添ブロック共重合体(スチレン−ブタジエンブロック共重合体の水素添加物)(c)成分として用いることができる。かかる脂肪族系二重結合の水素添加率は80%以上である。そして、この水素添加率は通常、赤外分光光度計やNMR等によって知ることができる。
(c)水添ブロック共重合体の数平均分子量(Mnc)が、110000以下の場合、高粘度のポリフェニンエーテルとポリプロピレンとの乳化分散機能を効率よく果たすために、(c)自身の溶融粘度が低下し、拡散性に優れ、乳化分散させやすくなる。
さらに、(c)水添ブロック共重合体のスチレンを主体とする重合体ブロックAの数平均分子量(MncA)が8000以上であることが好ましい。
これらの条件を満たす(c)水添ブロック共重合体が、還元粘度が0.20〜0.60の範囲内にあるPPEを良好に可溶化でき、ポリマー(ポリプロピレン)−ポリマー(ポリフェニレンエーテル)間の乳化分散においてPPEの良好な乳化分散状態を与える。
従って、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の成形体の層剥離が防止でき、耐熱性、機械的特性及び加工性の観点から、(c)水添ブロック共重合体の数平均分子量(Mnc)が、110000以下で、重合体ブロックAの数平均分子量(MncA)が8000以上で、かつ(a)PPEの還元粘度が0.20〜0.60の範囲内であることが好ましい。
そして、検出部のUV(紫外線)の波長は、標準ポリスチレン及び水添ブロック共重合体は共に254nmに設定して測定する。
公知の製造方法としては、例えば、特開昭47−11486号公報、特開昭49−66743号公報、特開昭50−75651号公報、特開昭54−126255号公報、特開昭56−10542号公報、特開昭56−62847号公報、特開昭56−100840号公報、特開2004−269665号公報、英国特許第1130770号、米国特許第3281383号及び同第3639517号に記載された方法や、英国特許第1020720号、米国特許第3333024号及び同第4501857号に記載された方法が挙げられる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物における前記(a)、前記(b)、前記(c)の、それぞれの成分の含有量は、(a)ポリフェニレンエーテル系樹脂を1〜40質量部、好ましくは2〜35質量部、より好ましくは3〜20質量部である。
一方、(b)ポリプロピレン系樹脂は99〜60質量部、好ましくは98〜65質量部、より好ましくは97〜80質量部である。
(c)成分は、(a)+(b)合計量100質量部に対して、1〜100質量部であり、1〜40質量部が好ましく、2〜20質量部がより好ましい、特により好ましくは、2〜10質量部である。
ここで、熱プレスに用いる原料としては、形状に特に制限はなく、ペレット状や成形体状(フィルム、試験片など)であってもよい。
熱可塑性樹脂組成物の重量は、20〜40g程度量を用いるものとし、金型からバリとして、はみ出したものは除外し、直径19cm、厚み1mmの円盤を得、この円盤の表と裏の表面部を観察する。
円盤の寸法誤差としては、直径19cm±0.2cmの範囲、厚み1mm±0.3mmの範囲が許容されるものである。
黒点異物数(α)は、0.1〜0.7mmまでのスポットゲージサイズ付きのレンズを用いた10倍のルーペを用いて、観察する。黒点異物の直径の範囲に応じてカウントし、(1)直径0.2mm未満の黒点異物数、(2)0.2mm以上0.5mm未満の黒点異物数、(3)直径0.5mm以上の黒点異物数、を合計したものである。従って、黒点異物数(α)は、直径19cm2の円の面積の6枚分、すなわち1700cm2あたりに、上記の条件で観察された黒点異物数を表す。
また、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形したフィルムの外観、絶縁性能の観点から、黒点異物数(α)は、上記条件において50個以下であるが、30個以下が好ましく、さらに15個以下がより好ましく、10個以下がさらに好ましく、5個以下がさらにより好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、他に樹脂成分を配合してもよい。
例えば、安定剤、離型剤、加工助剤、難燃剤、ドリップ防止剤、造核剤、UV遮断剤、染料、顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、発泡剤などを挙げることができる。
これらの添加剤は、当技術分野で公知の物であれば使用でき、その配合量の下限値は全ての熱可塑性樹脂組成物100質量部に対して、0.1質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2質量部、さらに好ましくは0.3質量部である。上限としては、10質量部であることが好ましく、より好ましくは5質量部、さらに好ましくは3質量部である。
なお、難燃剤の配合量の上限値は、全ての熱可塑性樹脂組成物100質量部に対して100質量部であることが好ましく、より好ましくは70質量部、さらに好ましくは50質量部である。
難燃剤としては、例えば、有機リン酸エステル系化合物、ホスフィン酸金属塩、水酸化マグネシウム、ポリリン酸アンモニウム系難燃剤、メラミン系難燃剤、トリアジン系難燃剤、芳香族ハロゲン系難燃剤、シリコーン系難燃剤、フッ素系ポリマーからなる群の中から選ばれる少なくとも1種を選択して用いることができる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は以下の製造方法によって得ることができる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の製造方法は、上述した成分(a)、成分(b)、成分(c)を、2軸押し出し機の原料供給口から投入し溶融する工程を有し、2軸押し出し機における、第一可塑化ゾーンまでの設定温度を、前記(a)の融点未満に設定することを特徴とする。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を構成する各成分は、第一供給口と第二供給口以降とで、分割して投入してもよいが、全成分を第一原料供給口のみから投入してもよい。
基本となる原料供給方法は、第一原料供給口より上記(a)成分のポリフェニレンエーテル系樹脂全量と、上記(b)成分50%を超えない範囲の一部の(b)成分のポリプロピレン樹脂、及び上記(c)成分の水添ブロック共重合体の全量を併せて供給し、第二原料供給口より、上記(b)成分のポリプロピレン樹脂全量又は第一原料供給口へ分配した残部の上記(b)成分のポリプロピレン樹脂を供給する押出方法をとることが好適である。
黒色異物の低減化の観点から、上記(a)成分の全量を第一供給口から投入し、かつ上記(b)成分のポリプロピレン樹脂全量の50%を超えない範囲の一部の上記(b)成分のポリプロピレン樹脂を投入することが好ましい。
また、第一供給口の(b)成分の量の下限値は、黒色異物の低減化と絶縁性能の向上の観点から、上記(b)成分のポリプロピレン樹脂全量の10%が好ましく、より好ましくは、20%であり、さらにより好ましくは30%である。
全成分を全量、第一供給口から投入してもよいが、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を成形したフィルムの突き刺し強度、フィルム加工性の観点から、上記(b)成分のポリプロピレン樹脂の一部を第二供給口から投入することが好ましい。
ここで、可塑化ゾーンとは、完全に上記(a)、上記(b)、上記(c)成分を溶融状態にできるゾーンである。
すなわち、第一可塑化ゾーンとは、初めて、ニーディングもしくは逆ディスクの存在するゾーンのことである。
前記前段部分は、剪断のかからないスクリューエレメント構成にし、主に半溶融状態にて各成分を搬送し、その後、ニーディングディスク、もしくは、逆ディスクのスクリューエレメントにすることで、樹脂に剪断をかけ、溶融状態にできる第一のゾーンを意味する。
ここで、上記(a)成分の融点とは、ポリフェニレンエーテルの融点であり、示差熱走査型熱量計(DSC)の測定において、20℃/分で昇温するときに得られる温度−熱流量グラフで観測されるピークのピークトップ温度で定義され、ピークトップ温度が複数ある場合にはその内の最高の温度で定義される。
上記(a)成分のポリフェニレンエーテルは、溶液やスラリー状態から沈殿して得られる粉末状のもので、融点が240℃〜260℃のポリフェニレンエーテルであることが好ましい。
また、このパウダーはDSC測定におけるピークから得られる融解熱(△H)が2J/g以上であることが好ましい。
従って、第一可塑化ゾーンまでの前段の押し出し機の設定温度を260℃未満にすることが好ましい。
ここで、2軸押し出し機の上流部である前段部分は、第一可塑化ゾーンまでの設定温度を(b)成分の融点以上にすることが好ましい。
(b)成分であるポリプロピレンの融点は、示差熱走査型熱量計(DSC)の測定において、20℃/分で昇温するときに得られる温度−熱流量グラフで観測されるピークのピークトップ温度で定義され、ピークトップ温度が複数ある場合にはその内の最高の温度で定義される。(b)成分の融点は140〜165℃である。耐熱性の観点から、(b)成分は、ホモのポリプロピレンであることが好ましく、融点は、160℃以上が好ましく、さらに好ましくは、163℃以上である。
従って、2軸押し出し機の上流部である前段部分は、第一可塑化ゾーンまでの設定温度が、140℃以上260℃未満であることが好ましく、160℃以上260℃未満であることがより好ましく、165℃以上250℃以下であることがさらに好ましく、190℃以上250℃以下であることがさらにより好ましい。200℃以上245℃以下に設定することがよりさらに好ましい。
2軸押し出し機の上流部である前段部分の設定温度が、上記温度の範囲である場合、上記(b)成分のポリプロピレンが溶融状態にあり、上記(a)成分のポリフェニレンエーテルが未溶融状態であるため、ポリフェニレンエーテルのスクリュー付着、滞留による炭化・黒点異物化を抑制することができる。
通常、ポリフェニレンエーテルを溶融混練する技術は、可塑化を効率よく進めるため、第一可塑化ゾーンまでの前段温度を300℃以上に設定するのが一般的である。しかしながら、前段を300℃以上にすると、金属との密着性に優れる(a)ポリフェニレンエーテルがスクリューに付着し、長時間滞留しやすくなり、黒点異物が増加傾向にある。
第一可塑化ゾーン以降の設定温度は、250〜310℃であることが好ましく、より好ましくは250〜300℃、さらに好ましくは250〜290℃である。
スクリュー回転数は100〜1200rpmであることが好ましく、より好ましくは200〜500rpmの条件で溶融混練し製造する。
通常、加工時の発生ガスを抑制したり、押出安定性を高めたりするために、押し出し機の真空ベントは、2個以上用いられるが、製品の黒点異物数の低減化、フィルムの外観、フィルムの絶縁性能の観点から、この真空ベントの数を1個以下にすることが好ましい。
この原料供給口下の酸素濃度は、酸素濃度計のセンサー部が押し出し機のスクリューシャフト上、10〜15cmの範囲内にし、配管など他から空気の漏れ込みがない状態で、測定する。
この酸素濃度は、第一供給口、第二供給口についても、各々0.2%以下が好ましく、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を成形した成形体のリサイクル性の観点から、0.1%以下が好ましく、0.05%以下がより好ましく、0.01%以下であることがさらに好ましい。
特に、真空ベントの数を0個に下場合には、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を成形したフィルムの絶縁性能を向上させる観点から、酸素濃度を低くすることが好ましい。
この場合、ストランドの安定性の観点から、熱風は溶融樹脂温度に対して、±50℃範囲に予め加熱しておくことが好ましい。
ダイスの孔の数に対し、熱風をふきつけるノズル孔の数は、1〜3倍が好ましい。ダイスの孔が横1列に並んでいる場合は、熱風吹き付けノズルの位置は、ダイスと溶融樹脂ストランドが吐出する接合部に対し、上方にあることが好ましい。
吹き付けノズルの孔数が、ダイスの孔の数の1倍の場合は、吹き付けノズルの孔位置は、ダイス口のちょうど真上の位置にセットすることが重要である。
このような構成とすることにより、熱風がストランドの全周にまわりこみ、メヤニ発生の抑制をきわめて効果的に抑制するものである。
吹き付けノズルの孔数が、ダイスの孔の数の2〜3倍ある場合は、各々のダイスの孔の全周に効率よく、熱風があたるように、吹き付けノズルの位置を調整する。
この吹きつける熱風は、空気でも、窒素やアルゴンや二酸化炭素に代表される不活性ガスでもよい。コスト・安全性の観点から空気が好適に用いられる。
これらの熱風を吹き付ける風量は、ダイスと溶融樹脂の接合部にメヤニが発生しないで、かつストランドが安定する程度の風量に調整する。具体的には、1〜80L/分・孔程度の風量が好ましい。これは、吹き付けノズル1孔あたりに対する平均風量である。例えば、元の風量速度が、150L/分で、吹き付けノズルの孔数が10個であった場合、15L/分・孔になる。
熱風を吹き付けることにより、メヤニの発生を抑制することができ、結果として、熱可塑性樹脂組成物の黒点異物を低減する上でも極めて効果的である。
この熱可塑性樹脂組成物のメヤニは、主にポリフェニレンエーテルの劣化物であり、長時間成長すると、褐色〜黒色の硬質な劣化物となり、熱可塑性樹脂組成物を成形したフィルムの外観や、絶縁性能に悪影響を及ぼすものである。
メヤニを発生させない、上記とは異なる方法として、ダイスから吐出する樹脂を直接カットするホットカット方式にてペレットとすることも好ましい。
このホットカット方式は、押し出し機のダイスより溶融樹脂を冷却冷媒として空気や、水を用いストランド状に押し出しながらカッティングする方式であり、その中でも特に、水を用いて冷却を行うミストカットタイプ、ウォーターリングタイプ、アンダーウォータータイプが好ましい。
ダイスより押出しされる樹脂を、回転刃を用いダイス面にて切断するため、メヤニの成長を抑制することができる。
また、極微量のメヤニが発生したとしても、カット後微紛となり、水中で冷却され、脱水機部分で分離されるため、製品混入の影響は極めて少なく抑えることができる。
ここで、この溶融樹脂温度とは、安定的にダイスから溶融樹脂が吐出されている状態で、熱電対をダイスの孔にセットし、その温度指示値が恒常的になるまでセットしつづけ、その恒常的になった温度値である。
ポリフェニレンエーテルは、酸素存在下で劣化が進行することが知られている。しかしながら酸素がない状態でも、320℃を超えた温度ではフリース転移にともなう劣化反応が進行し、架橋や主鎖の切断を伴ってしまう。このような好ましくない副反応を抑制するためには、この溶融樹脂温度を320℃未満に設定することが重要である。
これにより、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形した製品の歩留まりを大きく改善できる。
ここで、Q:吐出量(kg/hr)、N:スクリュー回転数(rpm)、D:押し出し機のバレル径(cm)とする。
熱可塑性樹脂組成物から得られる成形体、特にフィルム中に存在する未溶融物を極力減らすという観点から、Q/(N・D3)≦6×10-3が好ましく、Q/(N・D3)≦5×10-3がより好ましく、Q/(N・D3)≦4.5×10-3がさらに好ましい。
また、下限については、特に制約はないが、生産性の観点から、Q/(N・D3)≧0.5×10-3が好ましく、Q/(N・D3)≧1×10-3がより好ましく、Q/(N・D3)≧1.5×10-3がさらに好ましい。
上記のように、各成分を溶融混練する押し出し機において、上記Q/(N・D3)≦6×10-3を満たすように条件設定を行うことにより、本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を用いて成形体を作製したとき、未溶融物の効果的な低減化を図ることができる。
フィルムに成形する場合、フィルム厚は3〜800μm、より好ましくは3〜50μmである。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物は、Fe元素が2ppm未満であることが好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂を成形したフィルムの絶縁性能の観点から、1ppm未満が好ましく、さらには、0.5ppm未満であることが好ましい。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物中のFe元素含有量は、熱可塑性樹脂組成物1.5gを灰化し、灰化物に塩酸を加え加熱溶解後、純水で一定容としたものをプラズマ発光分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて分析することにより求められる。分析はn数10で実施し、その平均値として算出される。
この熱可塑性樹脂組成物中のFe元素を低減する方法として、さまざまな方法が用いられる。コストと生産性の観点から、各成分の原料を電磁分離機を用いて、磁性成分として、Fe元素を含む化合物を除去し、低減することが好ましい。
上述のようにして得られる熱可塑性樹脂組成物100質量部に対し、発明の効果を損なわない範囲で、所定の熱可塑性樹脂0.5〜50質量部を溶融混練し、所望の特性の樹脂組成物としてもよい。
前記所定の熱可塑性樹脂としては、例えば、ビニル芳香族化合物重合体、ビニル芳香族化合物共重合体、ポリエチレン、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド66/6、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチエンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、芳香環含有ポリアミド、脂肪族環含有ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォンからなる群から選ばれる少なくとも1種以上を使用できる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を、公知の成形方法、例えば射出成形法や、Tダイ等により、所望の成形体を製造できる。
本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の成形体は、二次電池電槽、シート・フィルム、延伸シート・フィルム、延伸開孔フィルム、プリント基板用フィルム、プリント基板周辺部品、半導体パッケージ、データ系磁気テープ、APS写真フィルム、フィルムコンデンサー、モーターやトランスなどの絶縁材料、スピーカー振動板、自動車用シートセンサー、ワイヤーケーブルの絶縁テープ、TABテープ、発電機スロットライナ層間絶縁材料、トナーアジテーター、リチウムイオン電池の絶縁ワッシャー、リチウムイオン電池のセパレータ、車載用リチウムイオン電池のセパレータ、自動車機構部品、自動車外装品、自動車内装品である。
自動車機構部品としては、エアコンハウジング、ヒーターハウジング、ダクト類、燃料タンクプロテクター、コネクターハウジング、フューエルフィルターハウジング、フューエルフィルターキャップ、クーリングファン、ファンシュラウド、タイミングベルトカバー、オイルタンク、オイルタンクキャップ、ラジエタータンク、アンダーカバー等が挙げられる。
自動車外装品としては、フェンダー、サイドシル、バンパーおよびバンパービーム、低バンパースチッフナー(Low Bumper Stiffener)、サイドスポイラー、フロントグリル、リアガーニッシュ、ドアアウターハンドル、ピラーカバー類、ドアミラーボディ、マットガード、スプラッシュボード、カウルパネル、ホイールキャップ、各種クリップ、各種ファスナー、ランプハウジング等が挙げられる。
自動車内装品としては、インストルメントパネル、ドアトリムパネル、コンソールボックス、ピラートリム類、デフグリル、メーター関係部品(バイザー・ケース類)、カバー類、ルームミラーボデイー、シートバッグ、ヘッドレストガイド、シートヒンジカバー、シートベルト関係、トランクルームカバー・ボックス、ステアリングホイール、ホーンカバー、シフトレバー、シフトレバーノブ、ペダル類などが挙げられる。
さらに本実施形態の熱可塑性樹脂組成物を用いた成形体は、金属導体または光ファイバーに被覆して得られる電線・ケーブル、固体メタノール電池用燃料ケース、燃料電池配水管、水冷用タンク、ボイラー外装ケース、インクジェットプリンターのインク周辺部品・部材およびシャーシ、水配管、継ぎ手などの成形体として利用できる。
〔(a)成分のPPE〕
(a−1):2,6−ジメチルフェノールを酸化重合して還元粘度(0.5g/dl,クロロホルム溶液,測定温度30℃)が、0.33のポリフェニレンエーテル(下記表1中、PPE1と記載)
(a−2):2,6−ジメチルフェノールを酸化重合して、還元粘度(0.5g/dl,クロロホルム溶液,測定温度30℃)が、0.46のポリフェニレンエーテル(下記表1中、PPE2と記載)
(b−1):ホモ−ポリプロピレン(下記表1中、PP1と記載)
融点=167℃、MFR=0.4
(b−2):ホモ−ポリプロピレン(下記表1中、PP2と記載)
融点=166℃、MFR=2.0
ポリプロピレンのMFR(メルトフローレート)は、ASTM D1238に準拠し、230℃、2.16Kgの荷重で測定した。
(c−1):水素添加されたポリブタジエン−ポリスチレン−水素添加されたポリブタジエン−ポリスチレンの構造(B−A−B−A)を有し、結合スチレン量42%、ポリマー全体の数平均分子量95,000、分子量分布1.03、ポリスチレン部(A)の数平均分子量20,000、水素添加前のポリブタジエン(B)の1,2−ビニル結合量が74%、ポリブタジエン部の水素添加率が99.9%の水添ブロック共重合体を合成し、このポリマーを(c−1)とした(下記表1中、SEBS1と記載。)。
(c−2):ポリスチレン−水素添加されたポリブタジエン−ポリスチレンの構造(A−B−A)を有し、結合スチレン量40%、ポリマー全体の数平均分子量100,000、分子量分布1.05、ポリスチレン部(A)の数平均分子量20,000、水素添加前のポリブタジエン(B)の1,2−ビニル結合量が38%、ポリブタジエン部の水素添加率が99.9%の水添ブロック共重合体を合成し、このポリマーを(c−2)とした(下記表1中、SEBS2と記載。)。
(熱可塑性樹脂組成物の異物数(α))
ペレット状の熱可塑性樹脂組成物を、熱プレスし、直径19cm、厚み1mmの円盤を3枚得た。
その各々の円盤の各表裏の計6面(1700cm2相当)で黒点異物を計測した。
黒点異物数(α)は、0.1〜0.7mmまでのスポットゲージサイズ付きのレンズを用いた倍率10倍のルーペ(メーカー:SUGITOH、型式:TS−1)を用いて観察した。
黒点異物の直径の範囲に応じてカウントし、(1)直径0.2mm未満の異物数、(2)0.2mm以上0.5mm未満の異物数、(3)直径0.5mm以上の異物数を合計した。従って、異物数(α)は、直径19cm2の円の面積の6枚分、すなわち1700cm2あたりに、上記の条件で観察された異物数を表すことになる。
それらの値を表1に示した。
(フィルムの作製)
設定温度260℃、φ25mmの単軸押し出し機を用いて、幅400mm、リップギャップ3.5mmのTダイにて、引き落とし比を110にして、厚み35μmのフィルムを得た。
上記のようにして作製した熱可塑性樹脂組成物のフィルムの、幅200mm、長さ20mあたりの、肉眼で確認できる黒点異物をカウントし、以下の判断基準で評価し、下記表1に示した。
○:15個未満のもの
△:15個以上40個未満のもの。
×:40個以上のもの
上記のようにして作製したフィルムの、幅200mm、長さ20mを目視で確認して、下記の判断基準に基づいて判定し、下記表1に示した。
無し:透明に見える未溶融物が全く認められなかった。
有り:1個以上透明に見える未溶融物が観察された。
繰出部と巻取部からなるフィルム巻き替え機上のフィルム走行部上に、有機導電性繊維をフィルムに接触するようにフィルムに垂直に設置し、この有機導電性繊維に電圧:1.5kVをかけながら、フィルム(幅200mm、長さ50m)を、15m/分にて走行させた。
この試験にて短絡した回数を調べ、以下の判定をし、下記表1に示した。
○:短絡個数がゼロ個のもの。
△:短絡個数が、1個か2個のもの。
×:短絡個数が、3個以上のもの。
カトーテック製「KES−G5ハンディー圧縮試験器」(商標)を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突き刺し速度2mm/秒の条件で突き刺し試験を行い、最大突き刺し荷重(N)を測定した。
なお、フィルム厚を20μmに換算した値を、下記表1に示した。
フィルムを加工する際、以下の判断基準にて判定し、下記表1に示した。
○:しわも耳切れも全く起こさなかった。
△:耳切れは起こさないが、しわが発生した。
×:耳切れが発生して、厚み一定のフィルムができなかった。
フィルムを、40mm角のホルダーに、全周拘束状態で取り付け、200℃に設定された熱風循環式のオーブン中に60分放置した。
10個実施して、以下の判定基準で評価し、下記表1に示した。
○:10個中、破れたものは、ゼロ個であった。
△:10個中、破れたものが、1〜2個であった。
×:10個中、破れたものが、3個以上であった。
フィルムの外観、未溶融の有無、絶縁性能、フィルムの突き刺し強度、フィルム加工性、耐高温破れ性について、それらの性能評価を総合的に判断し、下記表1に示した。
○:非常に優れる。
△:優れる。
×:劣る。
下記表1に示したポリプロピレン、ポリフェニレンエーテル、水添ブロック共重合体の各成分を、第一可塑化ゾーンまでの前段温度240℃、第一可塑化ゾーン以降の温度290℃、スクリュー回転数300rpmに設定し、第一原料供給口及び第二原料供給口(押出機のほぼ中央に位置する)を有する二軸押し出し機(ZSK−40MC;L/D=48、COPERION社製、ドイツ国)を用いて、下記表1に示した押し出し機の第一原料供給口の組成及び第二原料供給口の組成に従い供給して溶融混練し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
吐出量(Q)=80kg/hrであった。
真空ベントは、全12バレル中の11バレル目にセットし、フルに真空にしたところ、ゲージ圧は、−0.1MPaを示した。
ダイスは、直径4mmの孔を8個、一列存在するものを用いた。
各々のダイス孔の上方の部位に、やはり8個の孔を有する空気の熱風吹き付けノズルを配置し、ダイスの孔と溶融樹脂が吐出する接合部に、330℃に予め加熱した空気の熱風(ホットエアー)を吹き付けた。もとの空気の熱風の流量は、流量計で調整して、130L/分であった。ノズルは8孔であるため、1孔あたり、16(L/分・孔)の風量となった。
密閉系タンブラーを、原料タンクとして用い、タンク中のポリフェニレンエーテルを、3回の窒素導入により十分に窒素置換した後、原料タンクからフィーダーへの系を密閉系にすることで、第一供給口のスクリューシャフトから上方12cmのところの酸素濃度は、0.1%であった。
第二供給口のスクリューシャフトから上方12cmのところの酸素濃度は、0.0%であった。
第一供給口、第二供給口には、窒素を30L/分の流量でフローし、シューターの高さの約2倍の位置に、ガス抜きを設置した。
ダイスから吐出された溶融樹脂温度を熱電対で測定したところ、305℃であった。
押し出し機のスクリーンは、20メッシュ(845μm目開き)、42メッシュ(345μm目開き)、20メッシュ(845μm目開き)の3枚を用いた。
用いた真空ベントの数、第一供給口の酸素濃度、ホットエアー流量、アンダーウォーターカットによるペレタイズの有無、前段温度、樹脂温度を、下記表1に示した。
評価結果も下記表1に示した。
いずれも運転開始後2時間後のサンプルをフィルムと異物評価に用いた。Q:吐出量(kg/hr)、N:スクリュー回転数(rpm)、D:押し出し機のバレル径(cm)としたとき、Q/(N・D3)=4.2×10-3であった。
第11バレル目の真空ベントを用いなかった。
その他の条件は、上記〔実施例1〕と同様に実施し、熱可塑性樹脂組成物を得た。
真空ベントを用いなかったことにより、異物の低減化を実現できた。
〔特許文献2〕特開2001−302873号公報で開示されている、もっとも異物数の少ない実施例の26個は、707cm2相当であり、1700cm2相当に換算すると、63個となる。これに比較して本実施形態の熱可塑性樹脂組成物の異物数レベルは、はるかに少なく、優れていることが分かった。
ストランド冷却バスを用いず、溶融樹脂のペレット化の方法を、アンダーウォーターカッティングにした(ホットエアーは無し。)。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
アンダーウォーターカット法も、ホットエアー吹き付けと同様の効果、すなわち、メヤニの発生を効果的に抑制し、結果として異物発生を低減化できる効果があることが分かった。
上記(c−1)水添ブロック共重合体に代えて、上記(c−2)を用いた。
その他の条件は、上記〔実施例4〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
実施例4と実施例5の結果から、上記(c)成分の1,2ビニル量が高い方が、未溶融物の有無、フィルム加工性の評価において優れていることが分かった。
原料ポリフェニレンエーテルに対し、タンブラーの3回のN2導入による窒素置換をしなかった。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
実施例7の結果から、酸素濃度が外観と絶縁性能に影響を与えることが分かった。
ホットエアー吹き付けを行わなかった。その他の条件は上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
実施例2と実施例8の結果から、熱風吹き付けが異物数(α)と絶縁性能に影響を及ぼすことが分かった。
押し出し機の吐出量を、160kg/hrにした。
その他の条件は上記〔実施例1〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
Q/(N・D3)=8.3×10-3であった。
実施例1と実施例9の結果から、Q/(N・D3)の値が、未溶融物の有無に影響を与えることが分かった。
原料の(a)ポリフェニレンエーテル(PPE1)については、電磁分離機(磁束密度1.6テスラ、20段、電磁石間隔0.5mm:日本マグネティックス社製CG−180X)を用い、(b)ポリプロピレン(PP1)と(c)水添ブロック共重合体(c−1)については、それぞれ、電磁分離機(磁束密度1.6テスラ、20段、電磁石間隔5mm:日本マグネティックス社製CG−180X)を用いて磁性体を取り除いた。
その後、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
絶縁性能については、短絡したものが0個であり、判定は○であった。
ペレット中のFe元素含有量は、検出限界以下であった。
上記のように、樹脂中の磁性体を除去することにより、絶縁性能が向上することが分かった。
上記〔実施例11〕において、電磁分離機を用いて処理したポリフェニレンエーテルに
、Fe含有量が20ppm相当になるように、株式会社タナカ製の鋼球を用いてブレンド
した。
このとき、鋼球としては、106μmの篩いを通過し45μmの篩いを通過しなかった
ものを用いた。
ブレンド量は、PPE40kgに対し、鋼球800mgとした。これを(PPE3)と
称する。
上記(PPE3)を用いたこと以外の条件は、上記〔実施例11〕と同様として熱可塑
性樹脂組成物を作製した。
絶縁性能は短絡したものが7個あり、判定は×であった。
ペレット中のFe元素の含有量は2.1ppmであった。
これらの熱可塑性樹脂組成物中のFe元素含有量は、熱可塑性樹脂組成物1.5gを灰
化し、灰化物に塩酸を加え加熱溶解後、純水で一定容としたものをプラズマ発光分析装置
(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製)を用いて分析した。n数10で実施し
、その平均値として算出した。
第一可塑化ゾーンまでの前段温度を150℃にした。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
押し出し機のトルクが安定しなかったため、吐出量を80kg/hrから40kg/hrに変更した。
上記〔実施例2〕で得られたペレットを240〜280℃に設定したスクリューインライン型射出成形機に供給し、金型温度60℃の条件で引張試験用テストピース(外形:全長×全巾=150mm×20mm、試験部:厚さ×巾×長さ=4mm×10mm×80mm)を射出成形した。
これらの試験片5本、いずれも外観としては、黒点異物は認められなかった。
これらを切削し、熱プレスすることで、異物数(α)をもとめたところ、2個であった。
上述したことから、フィルムだけでなく、射出成形品においても優れた特性を示すことが分かった。
バレルの5番目の位置に真空ベントを設けた。すなわち真空ベントの数は2個とした。
その他の条件は、上記〔実施例1〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
評価結果を表1に示した。
原料となるポリフェニレンエーテルに対し、タンブラーの3回のN2導入による窒素置換をしなかった。
また、フィーダー上部が外部と空気が接触した状態になっているものとした。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
評価結果を下記表1に示した。
第一可塑化ゾーンまでの前段温度を310℃にした。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
評価結果を下記表1に示した。
ポリフェニレンエーテルを用いなかった。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
評価結果を下記表1に示した。
耐高温破れ性に劣ったものとなった。
ポリフェニレンエーテルの配合量が43質量部、ポリプロピレンの配合量が57質量部であるものとした。
その他の条件は、上記〔実施例2〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
評価結果を下記表1に示した。
絶縁性能とフィルム加工性に劣ったものとなった。
押し出し機に、42メッシュ(345μm目開き)、120メッシュ(132μmの目開き)、40メッシュ(345μm目開き)の3枚のスクリーンメッシュを組み込み、溶融物をスクリーンにより濾過した。その他の条件は上記〔実施例1〕と同様として熱可塑性樹脂組成物を作製した。
評価結果を下記表1に示した。
上記〔特許文献3〕特表2007−517918号公報においては、スクリーンでメルト物を濾過し、異物量を減らすことが記載されているが、下記表1に示すように、異物が増加し、外観と絶縁性能が低下した。
Claims (3)
- (a)ポリフェニレンエーテル系樹脂1〜40質量部、
(b)ポリプロピレン系樹脂99〜60質量部、
前記(a)と前記(b)との合計量100質量部に対して、
(c)ビニル芳香族化合物を主体とする少なくとも2個の重合体ブロックAと共役ジエン
化合物を主体とする少なくとも1個の重合体ブロックBとからなるブロック共重合体を水
素添加してなる水添ブロック共重合体1〜100質量部、
を、含有し、
直径19cm、厚み1mmに成形した円盤の、3枚の各表裏の計6面(1700cm2
相当)において計測した黒点異物数(α)が、50個以下である熱可塑性樹脂組成物。 - 前記黒点異物数(α)が、30個以下である請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- Fe元素含有量が2ppm未満である請求項1又は2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
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