JP6924537B1 - 無機物質粉末充填樹脂組成物及び成形品 - Google Patents
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Abstract
Description
前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて、前記第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂の含有量が93質量%以上97質量%以下であり、かつ前記第2の耐衝撃ポリスチレン樹脂の含有量が3質量%以上7質量%以下である無機物質粉末充填樹脂組成物が示される。
前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて、前記第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂の含有量が93質量%以上97質量%以下であり、かつ前記ポリスチレン樹脂の含有量が3質量%以上7質量%以下である無機物質粉末充填樹脂組成物が示される。
前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて、前記スチレン−ブタジエンブロックコポリマーの含有量が10質量%以上15質量%以下である無機物質粉末充填樹脂組成物が示される。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを質量比50:50〜10:90の割合で含有する無機物質粉末充填樹脂組成物において、前記熱可塑性樹脂は、JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)(以下で「MFR」と略す場合がある。)が12g/10min以上18g/10min以下、JIS K7111によるシャルピー衝撃強さ(以下で「シャルピー衝撃強さ」と略す場合がある。)が8KJ/m2以上12KJ/m2以下である第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂を、前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて90質量%以上の量で含有する無機物質粉末充填樹脂組成物である。以下、本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物(以下で「樹脂組成物」と略す場合がある。)を構成する各成分につき、それぞれ詳細に説明する。
耐衝撃ポリスチレン樹脂(以下、「HIPS」と略す場合がある。)は一般に、ポリスチレンにゴム成分、例えばポリブタジエンが混合・グラフトされた、一種のポリマーアロイである。汎用ポリスチレンに比べて耐衝撃性に優れ、割れ難い利点がある。例えばPSジャパン株式会社製のPSJ−ポリスチレン(登録商標)、DIC株式会社製のディックスチレン(登録商標)、東洋スチレン株式会社のトーヨースチロール(登録商標)等、MFRが1〜16g/10min程度、シャルピー衝撃強さが7〜22KJ/m2程度に亘る、様々な種類のHIPSが市販されている。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、HIPSの内、JIS K6923−1(ISO1133)によるMFR(200℃、49.03N)が12g/10min以上18g/10min以下で、かつJIS K7111によるシャルピー衝撃強さが8KJ/m2以上12KJ/m2以下のHIPSを、樹脂成分の主体として含有する。第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂は、一般的なHIPSの内では溶融流動性が高い部類に属するが、シャルピー衝撃強さに関しては平均よりもむしろ低目の値を有する。本発明者らは、無機物質粉末充填樹脂組成物においては、主要樹脂成分としてシャルピー衝撃強さが高いHIPSではなく、溶融流動性の高いHIPSを配合することが、靭性等の機械的特性改善に繋がることを見出した。主要熱可塑性樹脂成分である第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂のMFRが上記の範囲であれば、無機物質粉末が高充填されていても、靭性に優れる樹脂組成物とすることができる。樹脂組成物の機械的特性をさらに改善する上で、第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂のMFRは、13以上17以下、特に14以上16以下であることが好ましい。同様の理由から、第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂のシャルピー衝撃強さは、9以上11以下、特に9.5以上10.5以下であることが好ましい。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物はまた、熱可塑性樹脂として、上記の第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂と共に、溶融流動性がより低く、シャルピー衝撃強さが高い第2の耐衝撃ポリスチレン樹脂をさらに含有していてもよい。具体的には、JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)が5g/10min以上9g/10min以下、JIS K7111によるシャルピー衝撃強さが11KJ/m2以上15KJ/m2以下である第2の耐衝撃ポリスチレン樹脂を、熱可塑性樹脂全体の数%程度の量で、第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂と共に含有していてもよい。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物はまた、熱可塑性樹脂として、上記の第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂と共に、特定の汎用ポリスチレン樹脂を含有していてもよい。具体的には、JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)が6g/10min以上10g/10min以下、JIS K7111によるシャルピー衝撃強さが1KJ/m2以上4KJ/m2以下であるポリスチレン樹脂を、熱可塑性樹脂全体の数%程度の量で、第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂と共に含有していてもよい。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、上記の熱可塑性樹脂と共に、無機物質粉末を含有する。無機物質粉末としては、特に限定されず、例えば、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、亜鉛等の炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化物、若しくはこれらの水和物の粉末状のものが挙げられ、具体的には、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカ、アルミナ、タルクやカオリン等のクレー、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、珪砂、カーボンブラック、ゼオライト、モリブデン、珪藻土、セリサイト、シラス、亜硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、チタン酸カリウム、ベントナイト、ウォラストナイト、ドロマイト、黒鉛等が挙げられる。これらは合成のものであっても天然鉱物由来のものであっても良く、また、これらは単独又は2種類以上併用して含有されても良い。
上記のように、本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂を、熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて90質量%以上の量で含有し、非スチレン系の熱可塑性樹脂成分を実質的に不含であることが好ましいが、熱可塑性樹脂以外の成分として、特定のスチレン−ブタジエンブロックコポリマーを含んでいてもよい。本発明の樹脂組成物は、スチレン−ブタジエンブロックコポリマーを10〜15質量%程度含有することにより、さらに靭性に優れるものになり得る。尚、スチレン−ブタジエンブロックコポリマー(以下で「SBC」と略す場合がある。)は一般に柔軟で、通常は熱可塑性エラストマー、すなわち樹脂とゴムの間隙を埋める第三の高分子材料として分類される。本発明においても、SBCは熱可塑性樹脂とは異なる成分として扱い、樹脂組成物中での含有量に関しても熱可塑性樹脂としては計上しないこととする。
本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物には、必要に応じて、補助剤としてその他の添加剤を配合することも可能である。その他の添加剤としては、例えば、色剤、滑剤、カップリング剤、流動性改良材(流動性調整剤)、架橋剤、分散剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤、安定剤、帯電防止剤、発泡剤、可塑剤等を配合しても良い。これらの添加剤は、単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。また、これらは、後述の混練工程において配合しても良く、混練工程の前にあらかじめ原料成分中に配合していても良い。本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物において、これらのその他の添加剤の添加量は、所望の物性及び加工性を阻害しない限り特に限定されるものではないが、例えば、無機物質粉末充填樹脂組成物全体の質量を100%とした場合に、これらその他の添加剤はそれぞれ0〜10質量%程度、特に0.04〜5.00質量%程度の割合で、かつ当該その他の添加剤全体で10質量%以下となる割合で配合されることが望まれる。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物の製造方法としては、通常の方法を使用することができ、成形方法(押出成形、射出成形、真空成形等)に応じて適宜設定して良く、例えば、成形機にホッパーから投入する前に耐衝撃ポリスチレン樹脂、及び所望によりポリスチレン樹脂やSBCと無機物質粉末とを混練溶融しても良く、成形機と一体で成形と同時にこれらポリマーと無機物質粉末とを混練溶融しても良い。溶融混練は、各成分を均一に分散させる傍ら、高い剪断応力を作用させて混練することが好ましい。混合装置としても、一般的な押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等種々のものを用いることができるが、例えば二軸混練機で混練することが好ましい。
本発明に係る成形品は、上記した無機物質粉末充填樹脂組成物からなる成形品である。
本発明の成形品の製造方法としては、所望の形状に成形できるものであれば特に限定されず、従来公知の押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、カレンダー成形等の何れの方法によっても成形加工可能である。特に、射出成形が好ましい。さらにまた、本発明に係る無機物質粉末充填樹脂組成物が発泡剤を含有し、発泡体である態様の成形品を得る場合においても、所望の形状に成形できるものであれば発泡体の成形方法として従来公知の、例えば、射出発泡,押出発泡,発泡ブロー等の液相発泡法、あるいは、例えば、ビーズ発泡,バッチ発泡,プレス発泡,常圧二次発泡等の固相発泡法の何れを用いることも可能である。前記した、結晶性ポリプロピレンをキャリアレジンとし、炭酸水素塩を熱分解型発泡剤として含む熱可塑性組成物の一態様においては、射出発泡法及び押出発泡法が望ましく用いられ得る。
本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物は、上記のように成形性にも優れるので、射出成形によって様々な形状の物品に成形することができる。本発明はまた、上記の無機物質粉末充填樹脂組成物の成形品、特に射出成形品を包含する。本発明の無機物質粉末充填樹脂組成物はまた、靭性に優れ、力が加わっても割れや欠けを生じ難いので、勘合する凹凸を備えた複数の部品に成形した後、それら部品を嵌め合わせる工程を含む成形加工に好適である。例えばブラシや安全剃刀の持ち手とその他の部分(本体部分)、あるいはリモコンや電話等の筐体の部品、玩具の部品等を、それぞれ別々に射出成形した後、外力を加えて両者を嵌め合わせることにより、所望の製品を作製することができる。
本発明に係る成形品がシートである態様において、その製造方法としても、シート状にする方法であれば特に限定されず、上記したような従来の公知の成形方法を用いることができるが、特に、シート表面の平滑性を考慮すると、押出機で押出成形してシートを作る方式を採用することが好ましい。
さらに、シート状に成形する場合においては、その成形時あるいはその成形後に一軸方向又は二軸方向に、ないしは、多軸方向(チューブラー法による延伸等)に延伸することが可能である。二軸延伸の場合には、逐次二軸延伸でも同時二軸延伸であっても良い。
下記の原材料を用いて各種無機物質粉末充填樹脂組成物を調製し、試験片へと成形して、物性試験に付した。
・HIPS−1:DIC株式会社製のディックスチレン(登録商標)HIPS(MFR:15g/10min、シャルピー衝撃強さ10KJ/m2)
・HIPS−X:DIC株式会社製のディックスチレン(登録商標)HIPS(MFR:3.5g/10min、シャルピー衝撃強さ16KJ/m2)
・GPPS: DIC株式会社製のディックスチレン(登録商標)GPPS(MFR:8.0g/10min、シャルピー衝撃強さ2.6KJ/m2)
・炭酸カルシウム:備北粉化工業株式会社製の重質炭酸カルシウム(表面処理有、JIS M−8511による空気透過法により測定した平均粒子径2.20μm)
(引張特性)
ダンベル形状(1A形)の試験片を用い、降伏点強度、破断点強度、及び破断点伸び率を、JIS K 7161−2:2014に準じて、23℃、50%RHの条件下で、オートグラフAG−100kNXplus(株式会社島津製作所)を用いて測定した。延伸速度は5mm/分であった。
(曲げ特性)
JIS K7171試験片を用い、曲げ強度及び曲げ弾性率を、JIS K7171:2016に従い、23℃、50%RHの条件下で、オートグラフAG−100kNXplus(株式会社島津製作所)を用いて速度2mm/分で測定した。
(靭性試験)
JIS K7171試験片を手で折り曲げ、以下の基準に従って可撓性を評価した(n=10)。
・5:破断数0個
・4:破断数1個
・3:破断数2個
・2:破断数3〜6個
・1:破断数7〜10個
第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂を規定量含有することによって、成形性及び機械的特性、特に靭性が改善されることが判明した。
さらにスチレン−ブタジエンブロックコポリマーとして下記のSBC−1を使用し、熱可塑性樹脂成分の組成を種々に変化させて実施例1と同様の操作を行った。組成及び評価結果を表2に示す。
・HIPS−2:DIC株式会社製のディックスチレン(商標)HIPS (MFR:7.2g/10min、シャルピー衝撃強さ13KJ/m2)
・SBC−1:旭化成株式会社製のタフプレン(商標)(MFR:20g/10min、スチレン/ブタジエン比:40/60)
Claims (8)
- 熱可塑性樹脂と無機物質粉末とを質量比50:50〜10:90の割合で含有する無機物質粉末充填樹脂組成物において、
前記熱可塑性樹脂は、JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)が12g/10min以上18g/10min以下、JIS K7111によるシャルピー衝撃強さが8KJ/m2以上12KJ/m2以下である第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂を、前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて90質量%以上の量で含有し、かつ
前記無機物質粉末が、重質炭酸カルシウムである
ことを特徴とする無機物質粉末充填樹脂組成物。 - 前記第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂が、前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて93質量%以上の量で含有されている請求項1に記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- 前記熱可塑性樹脂は、JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)が5g/10min以上9g/10min以下、JIS K7111によるシャルピー衝撃強さが11KJ/m2以上15KJ/m2以下である第2の耐衝撃ポリスチレン樹脂をさらに含有し、
前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて、前記第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂の含有量が93質量%以上97質量%以下であり、かつ前記第2の耐衝撃ポリスチレン樹脂の含有量が3質量%以上7質量%以下である請求項1又は2に記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。 - 前記熱可塑性樹脂は、JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)が6g/10min以上10g/10min以下、JIS K7111によるシャルピー衝撃強さが1KJ/m2以上4KJ/m2以下であるポリスチレン樹脂をさらに含有し、
前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて、前記第1の耐衝撃ポリスチレン樹脂の含有量が93質量%以上97質量%以下であり、かつ前記ポリスチレン樹脂の含有量が3質量%以上7質量%以下である請求項1又は2に記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。 - 前記重質炭酸カルシウムが、JIS M−8511に準じた空気透過法による平均粒子径が0.7μm以上6.0μm以下の重質炭酸カルシウム粒子である請求項1〜4の何れかに記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。
- JIS K6923−1(ISO1133)によるメルトマスフローレート(200℃、49.03N)が15g/10min以上25g/10min以下であるスチレン−ブタジエンブロックコポリマーをさらに含有し、かつ
前記熱可塑性樹脂の全質量100質量%に基づいて、前記スチレン−ブタジエンブロックコポリマーの含有量が10質量%以上15質量%以下である請求項1〜5の何れかに記載の無機物質粉末充填樹脂組成物。 - 請求項1〜6の何れかに記載の無機物質粉末充填樹脂組成物からなる成形品。
- 前記成形品が射出成形品である請求項7に記載の成形品。
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