JP7188108B2 - 樹脂混合物、その製造方法及び射出成形方法 - Google Patents
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Description
重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子の重量平均分子量が、38000~45000の範囲内であり、
重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子の重量平均分子量が、25000~34000の範囲内であり、
前記重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子と前記重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子との混合比が、50:50~80:20(質量%)の範囲内であり、
前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の1粒子当たりの体積が、それぞれ、30~200mm 3 の範囲内であり、
メルトフローレート(melt flow rate:MFR)測定装置を用いて、温度300℃かつ荷重1.2kgの条件下で測定した、前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の混合物のメルトフローレート(MFR-1)と前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の混練物のメルトフローレート(MFR-2)との関係が、下記式(1)を満たすことを特徴とする樹脂混合物。
式(1) MFR-2<MFR-1
前記樹脂混合物が、ポリカーボネートの廃材から再資源化した樹脂混合物であり、下記工程(a)~工程(d)を有することを特徴とする樹脂混合物の製造方法。
(a)同じ用途に使用されている廃材を集める工程、
(b)集められたポリカーボネートの廃材の重量平均分子量を測定する工程、
(c)前記ポリカーボネートを所定のサイズの粒子に、溶融して加工する工程、
(d)前記粒子を所定の割合に計量して、混合機で混合する工程
通常、2種類の固体を混ぜるときに、「混合」と「混練」という手法が用いられる。
最初に、本発明で用いる「混合物」と「混練物」の違いを定義する。
図1は、本発明に係る「混合物」と「混練物」の違いを説明する模式図である。
図1(a)は「混合物」を示し、図1(b)は「混練物」を示す。
図中、混合又は混練前は、重量平均分子量(以下、単に「分子量」ともいう。)の高い成分1と分子量の低い成分2が存在する。
図2(a)は、「混合物」に熱をかけて溶融させた状態を示す模式図である。図中、分子量の低い成分2は、図中、分子量の高い成分1との界面部分4の表面積が小さいため、分子量の高い成分1に分子量の低い成分2が拘束されにくく、全体のメルトフローレートは高い。
本発明の樹脂混合物は、2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子を含有する樹脂混合物であって、重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子の重量平均分子量が、38000~45000の範囲内であり、重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子の重量平均分子量が、25000~34000の範囲内であり、前記重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子と前記重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子との混合比が、50:50~80:20(質量%)の範囲内であり、前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の1粒子当たりの体積が、それぞれ、30~200mm 3 の範囲内であり、メルトフローレート(melt flow rate:MFR)測定装置を用いて、温度300℃かつ荷重1.2kgの条件下で測定した、前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の混合物のメルトフローレート(MFR-1)と前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の混練物のメルトフローレート(MFR-2)との関係が、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
さらに、温度300℃かつ荷重1.2kgの条件で測定する前記混合物のメルトフローレート(MFR-1)が、混練物のメルトフローレート(MFR-2)に比べて、10g/min以上高いことが、好ましい。
重量平均分子量は以下の手順にて測定する。
GPC装置として「HLC-8320GPC/UV-8320(東ソー株式会社製)」を用い、カラムとして「TSKgel、SupermultiporeHZ-H(東ソー株式会社製4.6mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いた。分析は、流速0.35mL/min、サンプル注入量20μL、測定温度40℃、RI検出器を用いて行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A-500」、「F-1」、「F-10」、「F-80」、「F-380」、「A-2500」、「F-4」、「F-40」、「F-128」、「F-700」の10サンプルから作製した。なお、試料解析におけるデータ収集間隔は300msとした。
メルトフローレート(melt flow rate - MFR)は、ヒーターで加熱された円筒容器内で一定量の合成樹脂を、定められた温度で加熱・加圧し、容器底部に設けられた開口部(ノズル)から10分間あたりに押出された樹脂量を測定する。当該メルトフローレートの測定は、JIS K7210-1(2014)にメルトマスフローレートとメルトボリュームフローレートの2種について規定されており、本発明においては、メルトマスフローレートを用いる。
ポリカーボネートの粒子からなる樹脂混合物を100g計量して、写真撮影し、撮影画像を画像処理を行って、2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の表面積を求める。単位は、cm2であり、本発明では、重量平均分子量の低い成分からなる粒子の表面積は、前記混合物100g当たり250cm2以下であることが好ましい。
前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子(粉砕物)を、それぞれ10g計量して、空気中の質量と水中での質量の差から体積を算出する。その際、粒子の個数を計測し、1粒子当たりの体積に換算する。単位は、mm3である。本発明では、重量平均分子量の低い成分の1粒子当たりの体積が、120~200mm3 の範囲内であることが好ましい。
〔1〕ポリカーボネート
本発明に係るポリカーボネートは、2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子を含有する樹脂混合物に用いられるものであって、メルトフローレートにおいて、当該ポリカーボネートの粒子の混合物のメルトフローレート(MFR-1)と当該ポリカーボネートの粒子の混練物のメルトフローレート(MFR-2)との関係が、下記式(1)を満たすことを特徴とする。
この関係を満たすには、ポリカーボネートの種類及び重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子を選択することで達成することができる。
(1)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPMが20~80モル%(より好適には40~75モル%、さらに好適には45~65モル%)であり、かつBCFが20~80モル%(より好適には25~60モル%、さらに好適には35~55モル%)である共重合ポリカーボネート。
(2)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPAが10~95モル%(より好適には50~90モル%、さらに好適には60~85モル%)であり、かつBCFが5~90モル%(より好適には10~50モル%、さらに好適には15~40モル%)である共重合ポリカーボネート。
(3)該ポリカーボネートを構成する二価フェノール成分100モル%中、BPMが20~80モル%(より好適には40~75モル%、さらに好適には45~65モル%)であり、かつBis-TMCが20~80モル%(より好適には25~60モル%、さらに好適には35~55モル%)である共重合ポリカーボネート。
さらにポリオルガノシロキサン単位を共重合した、ポリカーボネート-ポリオルガノシロキサン共重合体の使用も可能である。
重合速度を速めるために重合触媒を使用することができ、重合触媒としては、例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどのアルカリ金属やアルカリ土類金属の水酸化物、ホウ素やアルミニウムの水酸化物、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、第4級アンモニウム塩、アルカリ金属やアルカリ土類金属のアルコキシド、アルカリ金属やアルカリ土類金属の有機酸塩、亜鉛化合物、ホウ素化合物、ケイ素化合物、ゲルマニウム化合物、有機錫化合物、鉛化合物、アンチモン化合物、マンガン化合物、チタン化合物、ジルコニウム化合物などの通常エステル化反応やエステル交換反応に使用される触媒があげられる。触媒は単独で使用してもよいし、二種類以上を併用して使用してもよい。これらの重合触媒の使用量は、原料の二価フェノール1モルに対し、好ましくは1×10-9~1×10-5当量、より好ましくは1×10-8~5×10-6当量の範囲で選ばれる。
〔2〕樹脂混合物の製造方法
通常、廃樹脂から再生樹脂の製造は、前述のとおり、分別工程、粉砕工程、洗浄工程、分離工程、乾燥工程、分級工程、ペレット化工程及び成形加工工程で処理することにより行われている。
(b)集められたポリカーボネートの廃材の重量平均分子量を測定する工程、
(c)前記ポリカーボネートを所定のサイズの粒子に、溶融して加工する工程、
(d)前記粒子を所定の割合に計量して、混合機で混合する工程
上記同じ用途とは、例えば、遊技機や複写機の筐体、ガロンボトル及びCD等の光ディスクなどに使用されていた廃材等が例示される。
遊技機由来のポリカーボネートを粉砕して、下記GPC測定条件にしたがって重量平均分子量を測定して、所定の重量平均分子量のものに選別した。
ガロンボトル由来のポリカーボネートを粉砕して、同様に重量平均分子量を測定して、所定の重量平均分子量のものに選別した。
光ディスク由来のポリカーボネートを粉砕して、同様に重量平均分子量を測定して、所定の重量平均分子量のものに選別した。
測定対象となる樹脂を、濃度1mg/mLとなるようにテトラヒドロフラン(THF)に溶解させ、次いで、ポアサイズ0.2μmのメンブレンフィルターを用いて濾過し、得られた溶液をGPC測定用のサンプルとして用いた。GPC測定条件は、下記に示すGPC分析条件を採用し、サンプル中に含まれる樹脂の重量平均分子量を測定した。
GPC装置として「HLC-8320GPC/UV-8320(東ソー株式会社製)」を用い、カラムとして「TSKgel、SupermultiporeHZ-H(東ソー株式会社製4.6mmID×15cm)」を2本用い、溶離液としてテトラヒドロフラン(THF)を用いた。分析は、流速0.35mL/min、サンプル注入量20μL、測定温度40℃、RI検出器を用いて行った。また、検量線は東ソー社製「polystylene標準試料TSK standard」:「A-500」、「F-1」、「F-10」、「F-80」、「F-380」、「A-2500」、「F-4」、「F-40」、「F-128」、「F-700」の10サンプルから作製した。なお、試料解析におけるデータ収集間隔は300msとした。
表IIに記載の割合で所定のポリカーボネートの粒子を計量し、タンブラー(混合機)で、10分間混合し、100℃4時間オーブンで乾燥後に、日本製鋼所社製射出成型機JSW-110ADで、成形温度280℃、射出速度30mm/min、射出成形厚さ4mmの条件で曲げ強度/衝撃試験用試験片を成形した。
表IIに記載の割合で所定のポリカーボネートを計量して、タンブラー(混合機)で、10分間混合し、再度、神戸製鋼所製二軸混練機KTX-30で、温度260℃、スクリュー回転数250rpmで、10kg/hrで押し出し樹脂混練物とした。
ポリカーボネートの粒子からなる樹脂混合物を100g計量して、写真撮影し、撮影画像を画像処理を行って、2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の表面積を求めた。単位は、cm2である。表II中には、重量平均分子量の低い成分からなるポリカーボネートの粒子の表面積を記載した。
ポリカーボネートの樹脂混合物に用いられる2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子(粉砕物)を、それぞれ10g計量して、空気中の質量と水中での質量の差から体積を算出した。その際、上記粉砕物の個数を計測し、1粒子当たりの体積に換算した。単位は、mm3である。
(3)メルトフローレート
上記樹脂混合物(ドライブレンド品)と下記樹脂混練物をメルトフローレート(MFR)をMFR測定装置(立山化学製 卓上型メルトインデグサL-260)にて、JIS K7210-1(2014)の試験条件で測定した。温度300℃かつ荷重1.2kgの条件で測定した。
〇 23g/min以上、26g/min未満の範囲は、メルトフローレートが好ましい
△ 20g/min以上、23g/min未満の範囲は、メルトフローレートが実用上問題ない
× 20g/min未満は、メルトフローレートに実用上問題がある
(4)曲げ強度
曲げ強度をテンシロンにて、JIS K7171(2008)の試験条件で測定した。上記試験片を、JIS K7171に準拠し、曲げ速度100mm/分、治具先端R5mm、スパン間隔100mm、試験片(幅50mm×長さ150mm×厚さ4mm)の条件にて測定して求めた。
〇 80以上、90MPa未満の範囲であると機械強度に優れる
△ 60以上、80MPa未満の範囲であると実用上問題ない
× 60MPa未満の範囲であると、機械強度に問題がある
(5)衝撃強度
衝撃試験機にて、JIS K7110(1999)の試験条件で、温度23℃、湿度50%RHに16時間試験片を放置した後測定した。衝撃試験機は安田精機製258を用い、温度23℃、湿度55%RHの条件下で行った。
〇 30以上、50kJ/mm2未満の範囲であると機械強度に優れる
△ 10以上、30kJ/mm2未満の範囲であると実用上問題ない
× 10kJ/mm2未満であると、実用上機械強度に問題がある
2 分子量の低い成分
3 性質の異なる成分
4 界面部分
Claims (8)
- 2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子を含有する樹脂混合物であって、
重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子の重量平均分子量が、38000~45000の範囲内であり、
重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子の重量平均分子量が、25000~34000の範囲内であり、
前記重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子と前記重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子との混合比が、50:50~80:20(質量%)の範囲内であり、
前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の1粒子当たりの体積が、それぞれ、30~200mm 3 の範囲内であり、
メルトフローレート(melt flow rate:MFR)測定装置を用いて、温度300℃かつ荷重1.2kgの条件下で測定した、前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の混合物のメルトフローレート(MFR-1)と前記2種の重量平均分子量の異なるポリカーボネートの粒子の混練物のメルトフローレート(MFR-2)との関係が、下記式(1)を満たす
ことを特徴とする樹脂混合物。
式(1) MFR-2<MFR-1 - 前記重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子の表面積が、前記混合物100g当たり250cm2以下であることを特徴とする請求項1に記載の樹脂混合物。
- 前記重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子の1粒子当たりの体積が、120~200mm3 の範囲内であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の樹脂混合物。
- 前記重量平均分子量の高いポリカーボネートの粒子が分岐型のポリカーボネートを含有し、前記重量平均分子量の低いポリカーボネートの粒子が直鎖型のポリカーボネートを含有することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の樹脂混合物。
- 温度300℃かつ荷重1.2kgの条件下で測定する前記混合物のメルトフローレート(MFR-1)が、混練物のメルトフローレート(MFR-2)に比べて、10g/10min以上高いことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の樹脂混合物。
- 前記ポリカーボネートが、再生樹脂であることを特徴とする請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の樹脂混合物。
- 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の樹脂混合物を製造する樹脂混合物の製造方法であって、
前記樹脂混合物が、ポリカーボネートの廃材から再資源化した樹脂混合物であり、下記工程(a)~工程(d)を有することを特徴とする樹脂混合物の製造方法。
(a)同じ用途に使用されている廃材を集める工程、
(b)集められたポリカーボネートの廃材の重量平均分子量を測定する工程、
(c)前記ポリカーボネートを所定のサイズの粒子に、溶融して加工する工程、
(d)前記粒子を所定の割合に計量して、混合機で混合する工程 - 請求項1から請求項6までのいずれか一項に記載の樹脂混合物を、成形機により加熱溶融させて射出成形することを特徴とする射出成形方法。
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