JP6400861B2 - 液晶性樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明に係る液晶性樹脂組成物は、液晶性樹脂と、繊維状充填剤と、板状充填剤と、球状充填剤と、を含有する。
液晶性樹脂とは、光学異方性溶融相を形成し得る性質を有する溶融加工性ポリマーのことをいう。異方性溶融相の性質は、直交偏光子を利用した慣用の偏光検査法により確認することが出来る。より具体的には、異方性溶融相の確認は、Leitz偏光顕微鏡を使用し、Leitzホットステージに載せた溶融試料を窒素雰囲気下で40倍の倍率で観察することにより実施できる。液晶性樹脂は、直交偏光子の間で検査したときに、たとえ溶融静止状態であっても偏光は通常透過し、光学的に異方性を示す。
(1)主として芳香族ヒドロキシカルボン酸及びその誘導体の1種又は2種以上からなるポリエステル;
(2)主として(a)芳香族ヒドロキシカルボン酸及びその誘導体の1種又は2種以上と、(b)芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、及びそれらの誘導体の1種又は2種以上と、(c)芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオール、及びそれらの誘導体の少なくとも1種又は2種以上、とからなるポリエステル;
(3)主として(a)芳香族ヒドロキシカルボン酸及びその誘導体の1種又は2種以上と、(b)芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン、及びそれらの誘導体の1種又は2種以上と、(c)芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、及びそれらの誘導体の1種又は2種以上、とからなるポリエステルアミド;
(4)主として(a)芳香族ヒドロキシカルボン酸及びその誘導体の1種又は2種以上と、(b)芳香族ヒドロキシアミン、芳香族ジアミン、及びそれらの誘導体の1種又は2種以上と、(c)芳香族ジカルボン酸、脂環族ジカルボン酸、及びそれらの誘導体の1種又は2種以上と、(d)芳香族ジオール、脂環族ジオール、脂肪族ジオール、及びそれらの誘導体の少なくとも1種又は2種以上、とからなるポリエステルアミド等、を挙げることができる。さらに上記の構成成分に必要に応じ分子量調整剤を併用してもよい。
(X:アルキレン(C1〜C4)、アルキリデン、−O−、−SO−、−SO2−、−S−、及び−CO−より選ばれる基である)
(Y:−(CH2)n−(n=1〜4)及び−O(CH2)nO−(n=1〜4)より選ばれる基である。)
本発明の液晶性樹脂組成物は、繊維状充填剤を含有する。繊維状充填剤を含有することで、射出成形された成形品の機械的強度を向上させることができる。
本発明の液晶性樹脂組成物は、板状充填剤を含有する。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、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。中でも、タルク、マイカが好ましい。
本発明の液晶性樹脂組成物は、球状充填剤を含有する。球状充填剤としては、例えば、ガラスビーズ、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、液晶性樹脂組成物を射出成形する際の計量安定性改善の観点から、ガラスビーズ、シリカが好ましい。
本発明の液晶性樹脂組成物は、本発明の効果を阻害しない範囲で、所望の物性付与のために、他の添加剤を含有することができる。他の添加剤としては、核剤、カーボンブラック、顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤又は難燃剤等を挙げることができる。他の添加剤の含有量は、所望の物性に応じて適宜調整できる。
本発明の液晶性樹脂組成物は、液晶性樹脂と、繊維状充填剤と、板状充填剤と、球状充填剤と、を含有し、繊維状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中12質量%以上18質量%以下であり、板状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中18質量%以上30質量%以下であり、球状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中1質量%以上12質量%以下であり、及び、充填剤の含有量の総量が、全樹脂組成物中40質量%以上50質量%以下であることを特徴とする。このような構成とすることで、射出成形された成形品の機械的強度と低反り性とのバランスが良好で、射出成形する際の計量安定性が改善するという効果を得ることができる。すなわち、射出成形された成形品の反り変形量が少ない性質を維持しながら機械的強度を高め、溶融粘度を向上させることにより液晶性樹脂組成物の計量安定性を高めるという効果を得ることができる。
本発明の液晶性樹脂組成物の製造方法は、この樹脂組成物中の成分を均一に混合できる方法であれば特に限定されず、従来知られる樹脂組成物の製造方法から適宜選択することができる。例えば、1軸押出機又は2軸押出機等の溶融混練装置を用いて、各成分を溶融混練して押出した後、得られた樹脂組成物を粉末、フレーク、ペレット等の所望の形態に加工する方法が挙げられる。
本発明の液晶性樹脂組成物を材料にして、射出成形法により成形して成形体を作製する。射出成形は、例えば、計量工程、射出工程、保圧・冷却工程に分けることができる。なお、使用する成形装置は従来公知の一般的な射出成形装置を使用することができる。
計量工程は、樹脂を可塑化するとともに計量する工程である。上述の液晶性樹脂組成物からなる樹脂ペレットが、スクリューの回転によりホッパー側からノズル方向側に移送される。そして溶融した液晶性樹脂組成物がスクリュー前部に溜められる。
射出工程とは、溶融した樹脂をシリンダーから金型内へ押出す工程である。用いる成形材料によって、好ましい射出速度や射出圧力で射出する。射出後、保圧を有効に効かすためにスクリュー先端部に溶融樹脂を少量残す。
保圧工程とは、射出工程後から冷却工程の始めに、射出成形機から金型内の樹脂への加圧を続け、冷却に伴う収縮分の樹脂を補う工程である。
重合容器に下記の原料を仕込んだ後、反応系の温度を140℃に上げ、140℃で1時間反応させた。その後、さらに360℃まで5.5時間かけて昇温し、そこから20分かけて10Torr(すなわち1330Pa)まで減圧し、酢酸、過剰の無水酢酸、その他の低沸分を留出させながら溶融重合を行った。撹拌トルクが所定の値に達した後、窒素を導入して減圧状態から常圧を経て加圧状態にして、重合容器の下部からポリマーを排出し、ストランドをペレタイズしてペレット化した。得られたペレットについて、窒素気流下、300℃で10時間の熱処理を行った。得られたポリマーの融点は363 ℃、溶融粘度は45.0Pa・sであった。
(I)4−ヒドロキシ安息香酸;1041g(48モル%)
(II)2−ヒドロキシ−6−ナフトエ酸;89g(3モル%)
(III)テレフタル酸;565g(21.7モル%)
(IV)イソフタル酸;78g(3モル%)
(V)4,4’−ジヒドロキシビフェニル;711g(24.3モル%)
金属触媒(酢酸カリウム触媒);110mg
アシル化剤(無水酢酸);1645g
(繊維状充填剤)
・ガラス繊維:日本電気硝子(株)製ECS03T−786H、繊維径10μm、長さ3mmのチョプドストランド
(板状充填剤)
・タルク:松村産業(株)製クラウンタルクPP、平均粒子径10μm
(球状充填剤)
・ガラスビーズ1:ポッターズバロティーニ社製EMB−20
・ガラスビーズ2:ポッターズバロティーニ社製EGB731
・ガラスビーズ3:ユニチカ(株)製UB26E
上記成分を、表1に示す割合で二軸押出機((株)日本製鋼所製、TEX30α型)を用いて、下記のシリンダー温度で溶融混練し、液晶性樹脂組成物ペレットを得た。
〔押出条件〕
シリンダー温度:370℃
実施例及び比較例の液晶性樹脂組成物の溶融粘度を、上記ペレットを用いて測定した。具体的には、キャピラリー式レオメーター((株)東洋精機製作所製、「キャピログラフ1D」、ピストン径10mm)により、液晶性樹脂の融点よりも10〜30℃高い温度で、せん断速度1000sec−1の条件で、見かけの溶融粘度をISO 11443に準拠して測定した。測定には、内径1mm、長さ20mmのオリフィスを用いた。なお、具体的な測定温度は380℃であった。
ガラスビーズの平均粒子径(メジアン径)を、レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置((株)堀場製作所製、「LA920」)を用いて以下の条件で測定した。
〔測定条件〕
分散媒:水
相対屈折率:1.15
〔平均粒子径(メジアン径)〕
・ガラスビーズ1:9μm
・ガラスビーズ2:22μm
・ガラスビーズ3:65μm
実施例及び比較例のペレットを、成形機(住友重機械工業(株)製、「SE−100D」、スクリュー径Φ36)を用いて、以下の成形条件で80mm×80mm×8mmの平板状試験片を成形する際の計量時間の変動を測定した。30ショット行い、平均計量時間、および最大計量時間と最小計量時間との差をバラつきとして算出した。
〔成形条件〕
シリンダー温度:370℃
金型温度:80℃
射出速度:33mm/sec
保圧:60MPa
計量ストローク:72mm
スクリュー回転数:300rpm
背圧:0.5MPa
実施例及び比較例のペレットを、成形機(住友重機械工業(株)製、「SE−100D」)を用いて、以下の成形条件で成形し、80mm×80mm×1mmの平板状試験片を5枚作製した。1枚目の平板状試験片を水平面に静置し、CNC画像測定機((株)ミツトヨ製、「QVBHU404−PRO1F」)を用いて、上記平板状試験片上の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。高さを測定した位置は、平板状試験片の主平面上に、この主平面の各辺からの距離が3mmとなるように、一辺が74mmの正方形を置いたときに、この正方形の各頂点、この正方形の各辺の中点、及びこの正方形の2本の対角線の交点に該当する位置である。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の中から、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枚の平板状試験片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、反り変形量の値とした。
〔成形条件〕
シリンダー温度:370℃
金型温度:80℃
射出速度:33mm/sec
保圧:60MPa
実施例及び比較例のペレットを、成形機(住友重機械工業(株)製、「SE−100DU」)を用いて、以下の成形条件で成形し、80mm×10mm×4mmの成形品を得、ISO178に準拠し、曲げ強度、曲げ弾性率、及び曲げ破断歪を測定した。
〔成形条件〕
シリンダー温度:370℃
金型温度:80℃
射出速度:33mm/sec
保圧:60MPa
実施例及び比較例のペレットを、成形機(住友重機械工業(株)製、「SE−100DU」)を用いて、以下の成形条件で成形し、 80mm×10mm×4mmの成形品を得、ISO75−1,2に準拠し、荷重たわみ温度を測定した。
〔成形条件〕
シリンダー温度:370℃
金型温度:80℃
射出速度:33mm/sec
保圧:60MPa
Claims (7)
- 芳香族ヒドロキシカルボン酸を構成成分として有する芳香族ポリエステル又は芳香族ポリエステルアミドからなる液晶性樹脂と、繊維状充填剤と、板状充填剤と、球状充填剤と、を含有し、
繊維状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中12質量%以上18質量%以下であり、
板状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中20質量%以上30質量%以下であり、
球状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中1質量%以上12質量%以下であり、及び、
充填剤の含有量の総量が、全樹脂組成物中40質量%以上50質量%以下である、液晶性樹脂組成物であって、
球状充填剤の平均粒子径が、30μm以上80μm以下である、液晶性樹脂組成物。 - 板状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中25質量%以上30質量%以下であり、
球状充填剤の含有量が、全樹脂組成物中1質量%以上5質量%以下である、請求項1に記載の液晶性樹脂組成物。 - 繊維状充填剤がガラス繊維である、請求項1または2に記載の液晶性樹脂組成物。
- 板状充填剤がタルク、マイカからなる群から選択される少なくとも1種以上の板状充填剤である、請求項1から3のいずれか一項に記載の液晶性樹脂組成物。
- 球状充填剤がガラスビーズ、シリカからなる群から選択される少なくとも1種以上の球状充填剤である、請求項1から4のいずれか一項に記載の液晶性樹脂組成物。
- 請求項1から5のいずれか一項に記載の液晶性樹脂組成物を成形して得られる成形品。
- 射出成形により得られる、請求項6に記載の成形品。
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