JPWO2014002305A1 - 光反射部品及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

連続成形性、耐熱性、及び表面性(低拡散反射率)に優れる光反射部品及びその製造方法を提供する。(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B1)繊維長が1〜5mmの繊維状無機充填剤10〜120質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法である。

Description

本発明は、耐熱性及び表面性(低拡散反射率)が要求される、光源の後方に配置され、光源からの光を反射して前方に導く光反射部品及びその製造方法に関し、具体的には、自動車やトラック、自動二輪車等の車両のヘッドランプ等に用いるランプリフレクター、あるいは照明器具類に用いる反射部材などの光反射部品及びその製造方法に関する。
自動車やトラック、自動二輪車等の車両のヘッドランプに用いるランプリフレクターや、照明器具類に用いる反射部材等の光反射部品としては、従来は金属材料を主体として構成されていたが、近年は、軽量化やデザインの多様化などを目的として成形性に優れた樹脂材料が用いられるようになっている。光反射部品の材料として要求される性能は、十分な機械強度や寸法安定性の他、光源の点灯時に高温に耐えるために耐熱性や、光源からの光を反射して前方に導くため表面性(低拡散反射率)などが挙げられる。このような要求を満足し得る、光反射部品の成形に用いられる樹脂組成物として種々提案されている。中でもポリアリーレンスルフィド樹脂(以下、「PAS樹脂」と呼ぶ場合がある。)は耐熱性に優れることから光反射部品用の樹脂として好適である。そして、PAS樹脂を含む樹脂組成物を用いた光反射部品として、光反射面として良好な表面性が得られるよう検討されている(例えば、特許文献1〜2参照)。
特許文献1には、ランプリフレクター本体と、アルミニウム蒸着層とを備えるランプリフレクターにおいて、ランプリフレクター本体を構成する熱可塑性樹脂として、無機充填材を含有するポリフェニレンサルファイド樹脂等を用い、かつ、ランプリフレクター本体のアルミニウム蒸着層と接する部分を、表面粗度Ry0.1μm以下に研磨された金型で成形された面としたランプリフレクターが開示されている。特に、ポリフェニレンサルファイド樹脂と、無機充填剤としてマイカやチタン酸カリウムウィスカと、所定の粒径の炭酸カルシウムとをそれぞれ所定量配合することで、表面性(平滑性)に優れるとともに、剛性に優れたランプリフレクターを得ることができる旨開示されている。
特許文献2には、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ケイ酸カルシウムウィスカ及び粒状無機充填物を、それぞれ所定量含有してなる組成物を射出成形して得たランプリフレクター(ランプ反射鏡)が開示されている。当該ランプリフレクターは、表面平滑性を向上させることで、成形品にアンダーコート層を塗工せずに直接金属被膜を設けても反射鏡面を形成することができる。
ところで、射出成形においては、連続成形に伴う金型へのガスや樹脂の付着等による汚れ及び劣化により、成形品の表面に曇りが発生するなど表面性が低下することとなるため、金型交換等のメンテナンスが必須である。そのようなメンテナンスは、製造コストや製造効率の観点からは極力少なくすることが好ましい。換言すると、連続成形し続けても成形品の表面に曇り等の発生が少ないことが好ましい。
上記特許文献1及び2においては、上記のような連続成形に伴う成形品の表面性の低下について考慮されたものではない。
一方、特許文献3には、樹脂成形品に優れた光沢や外観を与え、かつ離型性良く成形することを目的として、表面にダイヤモンド状炭素被膜を有し、所定の表面粗さ・表面荒れの樹脂成形用金型を使用し、結晶性樹脂(例えば、ポリフェニレンサルファイドまたはポリブチレンテレフタレート等)の融点と金型温度とを所定の関係にしつつ、樹脂を充填する成形方法が開示されている。
特許文献3に記載の成形方法によると、成形品の表面性及び金型からの離型性を向上させることはできるものの、表面性については、あくまでも成形直後、すなわち初期段階における表面性の向上を追求したものである。また、特許文献3には、ランプリフレクター等の光反射部品の成形、殊に連続成形に有効である旨記載されているが、ここでいう連続成形が可能であるというのは、金型からの離型の可否に基づいて判断されるものである。すなわち、上記のような連続成形に伴う成形品の表面性の低下について考慮されたものではない。付言すると、低拡散反射率を有する程の緻密な表面性を維持しつつ連続成形が可能というものではない。
特開2000−75112号公報 特開平9−251806号公報 特開2005−342922号公報
本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、その課題は、連続成形性、耐熱性、及び表面性(低拡散反射率)に優れる光反射部品及びその製造方法を提供することにある。
前記課題を解決する本発明は以下の通りである。
(1)(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B1)繊維長が1〜5mmの繊維状無機充填剤10〜120質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法。
(2)(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2)繊維長が30μm以上1000μm未満のウィスカ状無機充填剤30〜150質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法。
(3)(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、
(B2a)繊維長が2μm以上30μm未満のウィスカ状無機充填剤X質量部と、
(B2b)繊維長が100μm以上1000μm未満で、且つ繊維径が5〜50μmのウィスカ状無機充填剤Y質量部と、
(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られ、以下の式(1)〜式(3)のすべてを満たす樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法。
4/3<X/Y≦4 …式(1)
13≦Y<30 …式(2)
50≦X+Y≦150 …式(3)
(4)前記混合物が、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B1)繊維長が1〜3mmで、且つ繊維径が3〜7μmの繊維状無機充填剤20〜40質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物である前記(1)に記載の光反射部品の製造方法。
(5)前記混合物が、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2)繊維長が30〜150μmで、且つ繊維径が2〜10μmのウィスカ状無機充填剤50〜80質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物である前記(2)に記載の光反射部品の製造方法。
(6)前記混合物が、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2a)繊維長が2μm以上30μm未満で、且つ繊維径が2〜10μmのウィスカ状無機充填剤X質量部と、(B2b)繊維長が100〜150μmで、且つ繊維径が5〜10μmのウィスカ状無機充填剤Y質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物であり、以下の式(1)〜式(3’)のすべてを満たす前記(3)に記載の光反射部品の製造方法。
4/3<X/Y≦4 …式(1)
13≦Y<30 …式(2)
50≦X+Y≦80 …式(3’)
(7)前記混合物が、更に(D)滑剤を含む混合物である前記(1)〜(6)のいずれかに記載の光反射部品の製造方法。
(8)前記(D)滑剤として、酸価を持たないポリエチレンワックスを用いる前記(7)に記載の光反射部品の製造方法。
(9)前記混合物が、(C)粉粒体充填剤として、レーザー回折・散乱法で測定した平均粒子径(50%d)が1.5μm以下の粉粒体充填剤50〜110質量部を含み、且つ(D)酸価を持たないポリエチレンワックス0.1〜2質量部を更に含む混合物である前記(5)に記載の光反射部品の製造方法。
(10)前記混合物が、(C)粉粒体充填剤として、レーザー回折・散乱法で測定した平均粒子径(50%d)が1.5μm以下の粉粒体充填剤50〜110質量部を含み、且つ(D)酸価を持たないポリエチレンワックス0.1〜2質量部を更に含む混合物である前記(6)に記載の光反射部品の製造方法。
(11)前記混合物が、更に(E)シラン化合物を含む混合物である前記(1)〜(10)のいずれかに記載の光反射部品の製造方法。
(12)射出成形時の保圧力を50〜70MPaとする前記(1)〜(11)のいずれかに記載の光反射部品の製造方法。
(13)射出成形時の保圧速度を50〜150mm/secとする前記(1)〜(12)のいずれかに記載の光反射部品の製造方法。
(14)前記(1)〜(13)のいずれかに記載の光反射部品の製造方法により製造されてなる光反射部品。
本発明によれば、連続成形性、耐熱性、及び表面性(低拡散反射率)に優れる光反射部品及びその製造方法を提供することができる。
<光反射部品の製造方法>
第1の態様による本発明の光反射部品の製造方法は、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B1)繊維長が1〜5mmの繊維状無機充填剤10〜120質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有することを特徴としている。
また、第2の態様による本発明の光反射部品の製造方法は、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2)繊維長が30μm以上1000μm未満のウィスカ状無機充填剤30〜150質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有することを特徴としている。
更に、第3の態様による本発明の光反射部品の製造方法は、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2a)繊維長が2μm以上30μm未満のウィスカ状無機充填剤X質量部と、(B2b)繊維長が100μm以上1000μm未満で、且つ繊維径が5〜50μmのウィスカ状無機充填剤Y質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られ、以下の式(1)〜式(3)のすべてを満たす樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有することを特徴としている。
4/3<X/Y≦4 …式(1)
13≦Y<30 …式(2)
50≦X+Y≦150 …式(3)
本発明の光反射部品の製造方法は、いずれの態様においても、上記のような樹脂組成物を、上記所定の金型を用いて射出成形することで、光反射部品に要求される耐熱性及び表面性(低拡散反射率)に優れた光反射部品を製造することができる。また、そのような特性を維持した状態で連続成形が可能であるという、優れた連続成形性を有する。ここで、本発明において「連続成形性」とは、成形品の表面に曇り等を発生させることなく連続で成形し得る性能をいう。
以下にまず、本発明の製造方法に用いる樹脂組成物(混合物)の各成分について詳述する。
[(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂]
(A)樹脂成分としてのポリアリーレンスルフィド樹脂は、主として、繰返し単位として−(Ar−S)−(但しArはアリーレン基)で構成された高分子化合物であり、本発明では一般的に知られている分子構造のPAS樹脂を使用することができる。
上記アリーレン基としては、例えば、p−フェニレン基、m−フェニレン基、o−フェニレン基、置換フェニレン基、p,p’−ジフェニレンスルフォン基、p,p’−ビフェニレン基、p,p’−ジフェニレンエーテル基、p,p’−ジフェニレンカルボニル基、ナフタレン基などが挙げられる。PAS樹脂は、上記繰返し単位のみからなるホモポリマーでも良いし、下記の異種繰返し単位を含んだコポリマーが加工性等の点から好ましい場合もある。
ホモポリマーとしては、アリーレン基としてp−フェニレン基を用いた、p−フェニレンサルファイド基を繰返し単位とするポリフェニレンスルフィド樹脂(以下、「PPS樹脂」とも言う。)が好ましく用いられる。また、コポリマーとしては、前記のアリーレン基からなるアリーレンサルファイド基の中で、相異なる2種以上の組み合わせが使用できるが、中でもp−フェニレンサルファイド基とm−フェニレンサルファイド基を含む組み合わせが特に好ましく用いられる。この中で、p−フェニレンサルファイド基を70モル%以上、好ましくは80モル%以上含むものが、耐熱性、成形性、機械的特性等の物性上の点から適当である。また、これらのPAS樹脂の中で、2官能性ハロゲン芳香族化合物を主体とするモノマーから縮重合によって得られる実質的に直鎖状構造の高分子量ポリマーが、特に好ましく使用できる。尚、本発明に用いる(A)PAS樹脂は、異なる2種類以上の分子量のPAS樹脂を混合して用いてもよい。
尚、直鎖状構造のPAS樹脂以外にも、縮重合させるときに、3個以上のハロゲン置換基を有するポリハロ芳香族化合物等のモノマーを少量用いて、部分的に分岐構造または架橋構造を形成させたポリマーや、低分子量の直鎖状構造ポリマーを酸素等の存在下、高温で加熱して酸化架橋または熱架橋により溶融粘度を上昇させ、成形加工性を改良したポリマーも挙げられる。中でも、分岐構造や架橋構造を形成させたポリマーは、直鎖状構造ポリマーに比べて早く固化するため連続成形には好適である。
本発明に使用する基体樹脂としてのPAS樹脂の溶融粘度(310℃・せん断速度1216sec−1)は、上記混合系の場合も含め600Pa・s以下が好ましく、中でも8〜300Pa・sの範囲にあるものは、機械的物性と流動性のバランスが優れており、特に好ましい。溶融粘度が600Pa・sを超えると表面性を良好とすることが困難となり、不具合が生じることがある。
[(B1)繊維状無機充填剤、(B2)ウィスカ状無機充填剤]
本発明においては、機械強度の向上のために、第1の態様においては(B1)繊維状無機充填剤が、第2及び第3の態様においては(B2)ウィスカ状無機充填剤が配合される。ここで、繊維状無機充填剤及びウィスカ状無機充填剤は、いずれも形状は繊維状ではあるが、本発明においては、繊維状であって「長さ1mm以上の無機充填剤」を「繊維状無機充填剤」、「長さ1mm未満の無機充填剤」を「ウィスカ状無機充填剤」とする。
以下、(B1)繊維状無機充填剤及び(B2)ウィスカ状無機充填剤について、順次説明する。
((B1)繊維状無機充填剤)
上述の通り、第1の態様においては、(B1)繊維状無機充填剤が配合されるが、本発明において使用できる繊維状無機充填剤としては、ガラス繊維、シリカ繊維、ステンレス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状物等が挙げられる。これらの中でもガラス繊維が好ましい。また、これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記繊維状無機充填剤の繊維長は、強度、耐熱性、表面性(低拡散反射率)、及び靭性の点から、1〜5mmが好ましく、1〜3mmがより好ましい。当該繊維長が5mmを超えると表面性(低拡散反射率)が悪化する。
また、繊維状無機充填剤の繊維径は、表面性(低拡散反射率)向上の点から、14μm以下が好ましく、3〜7μmがより好ましい。
第1の態様において、溶融混練して樹脂組成物を得るための混合物の調製に際し、(B1)繊維状無機充填剤は、(A)PAS樹脂100質量部に対して10〜120質量部配合する。当該配合量が10質量部未満であると、強度、耐熱性に劣り、120質量部を超えると表面性(低拡散反射率)が悪化すると共に靭性が低下する。(B1)繊維状無機充填剤の配合量は、好ましくは20〜40質量部である。20〜40質量部であると、表面性(低拡散反射率)が更に向上する。
((B2)ウィスカ状無機充填剤)
上述の通り、第2及び第3の態様においては、(B2)ウィスカ状無機充填剤が配合されるが、本発明において使用できるウィスカ状無機充填剤としては、ウォラストナイト、アスベスト繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、チタン酸カリウム繊維等が挙げられる。これらの中でもウォラストナイトが好ましい。また、これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
一方、第2の態様においては、(B2)繊維長が30μm以上1000μm未満のウィスカ状無機充填剤を用い、第3の態様においては(B2a)繊維長が2μm以上30μm未満のウィスカ状無機充填剤と、(B2b)繊維長が100μm以上1000μm未満で、且つ繊維径が5〜50μmのウィスカ状無機充填剤とを併用する。
上記の通り、第2の態様においては、繊維長が30μm以上1000μm未満のウィスカ状無機充填剤を用いるが、当該範囲内の繊維長のものを用いると、強度、耐熱性、表面性(低拡散反射率)、及び靭性において優れた光反射部品が得られる。当該繊維長は30〜600μmが好ましく、30〜150μmがより好ましい。
また、(B2)ウィスカ状無機充填剤の繊維径は、50μm以下が好ましく、2〜40μmがより好ましく、2〜10μmが更に好ましい。
第2の態様において、溶融混練して樹脂組成物を得るための混合物の調製に際し、(B2)ウィスカ状無機充填剤は、(A)PAS樹脂100質量部に対して30〜150質量部配合する。当該配合量が30質量部未満であると、強度、耐熱性に劣り、150質量部を超えると表面性(低拡散反射率)が悪化すると共に靭性が低下する。(B2)ウィスカ状無機充填剤の配合量は、好ましくは50〜80質量部である。50〜80質量部であると、表面性(低拡散反射率)が更に向上する。
なお、第2の態様において、本発明の効果を阻害しない範囲で、ウィスカ状無機充填剤成分の総配合量が30〜150質量部の範囲内であれば、上記繊維長のウィスカ状無機充填剤の他、第3の態様における(B2a)及び(B2b)以外の繊維長のウィスカ状無機充填剤を併用してもよい。
また、第2の態様において、(B2)ウィスカ状無機充填剤は、繊維長30μm以上1000μm未満の範囲内であれば、単一の繊維長のものを用いてもよいし、異なる繊維長のものを併用してもよい。
一方、第3の態様においては、上記の通り、(B2a)繊維長が2μm以上30μm未満のウィスカ状無機充填剤と、(B2b)繊維長が100μm以上1000μm未満で、且つ繊維径が5〜50μmのウィスカ状無機充填剤とを併用する。
(B2a)においては、繊維長は2μm以上30μm未満であり、特に2〜10μmが好ましい。当該繊維長が2μm以上30μm未満であると、表面性(低拡散反射率)に優れるとともに、連続成形性にも優れた光反射部品が得られる。また、(B2a)において、繊維径は2〜10μmが好ましく、2〜5μmがより好ましい。
(B2b)においては、繊維長は100μm以上1000μm未満であり、且つ繊維径は5〜50μmである。繊維長としては、100〜600μmが好ましく、100〜150μmがより好ましい。当該繊維長が100μm以上1000μm未満であると、耐熱性に優れた光反射部品が得られる。また繊維径としては、5〜10μmが好ましい。当該繊維径が5〜50μmであると、溶融混練の際に折れにくく、溶融混練後も効果を発現するのに必要な繊維長を有するため、耐熱性に優れた光反射部品が得られる。
一方、第3の態様において、溶融混練して樹脂組成物を得るための混合物の調製に際し、(B2a)及び(B2b)それぞれのウィスカ状無機充填剤はX質量部、Y質量部配合する。ここで、上記各ウィスカ状無機充填剤は、X及びYが以下の式(1)〜式(3)のすべてを満たすように配合される。
4/3<X/Y≦4 …式(1)
13≦Y<30 …式(2)
50≦X+Y≦150 …式(3)
式(1)は、(B2a)及び(B2b)それぞれのウィスカ状無機充填剤の配合比について規定する式である。式(1)を満たすことで、表面性(低拡散反射率)、連続成形性、耐熱性において優れた光反射部品が得られる。式(1)において、下限4/3に近づくほど、耐熱性において優れた光反射部品が得られる。一方、上限4に近づくほど、表面性(低拡散反射率)、連続成形性に優れた光反射部品が得られる。本発明の製造方法の対象である光反射部品においては、表面性(低拡散反射率)に対してより高い要求があるため、2.5〜4が好ましく、3〜4がより好ましい。
また、式(2)は、(B2b)成分の配合量のみを規定する式である。当該配合量が13質量部以上30質量部未満であると、表面性(低拡散反射率)に優れるとともに、耐熱性にも優れた光反射部品が得られる。
式(3)は、(B2a)及び(B2b)それぞれのウィスカ状無機充填剤の総配合量について規定する式である。つまり、(B2a)及び(B2b)それぞれのウィスカ状無機充填剤の総量は、50〜150質量部であることを示す。当該総配合量が50質量部未満であると、強度、耐熱性に劣り、150質量部を超えると表面性(低拡散反射率)が悪化すると共に靭性が低下する。当該総配合量は、好ましくは50〜80質量部である(式(3’))。50〜80質量部であると、表面性(低拡散反射率)が更に向上する。
[(C)粉粒体充填剤]
本発明においては、ひけを抑制するために、(C)粉粒体充填剤が配合される。(C)粉粒体充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、シリカ、合成シリカ、カオリン、中空ガラスビーズ、硫酸バリウム、炭酸バリウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アルミニウム、タルク、クレー、陶土、チャイナクレー、珪砂、珪石、珪藻土、等が挙げられ、中でも、炭酸カルシウム、シリカ、合成シリカ、カオリン、中空ガラスビーズ、硫酸バリウムが好ましい。また、これらは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(C)粉粒体充填剤のレーザー回折・散乱法で測定した平均粒子径(50%d)は、5.0μm以下であることが好ましく、2.0μm以下であることがより好ましい。更に1.5μm以下が好ましい。
本発明において、ひけの抑制を効率的に発揮するために、溶融混練して樹脂組成物を得るための混合物の調製に際し、(C)粉粒体充填剤は、(A)PAS樹脂100質量部に対して10〜220質量部配合するが、50〜110質量部配合することが好ましい。なお、ひけを抑制することで、拡散反射率を低下させることができる。
また、(C)粉粒体充填剤の、レーザー回折・散乱法で測定した平均粒子径(50%d)が1.5μm以下、且つ(A)PAS樹脂100質量部に対して50〜110質量部の配合量の樹脂組成物の組成とすると、特に表面性(低拡散反射率)が極めて良好になり、成形品の光反射領域に、表面平滑性向上のためのアンダーコート層を形成することなく、金属を直接蒸着して光反射面(鏡面)とすることが可能となる。
[(D)滑剤]
本発明においては、成形性、離型性、計量安定性を向上させるために(D)滑剤を配合することが好ましい。(D)滑剤としては、その種類に特に制限はなく、例えば、ポリエチレンワックス、ペンタエリスリトールステアリン酸エステル、モンタン酸エステル、エチレンビスステアリン酸アミド等が好ましい。中でも、酸化を持たないポリエチレンワックスを用いることが好ましい。何故なら、ポリエチレンワックスは耐酸化性に優れており、成形の際に劣化しないが、中でも酸価0のポリエチレンワックスは極性が無いため、極性があるPAS樹脂とは相溶せず、そのため効果的な離型剤として機能する。ひいては、酸価を持たないポリエチレンワックスを用いると、連続成形性において優れた光反射部品が得られる。
なお、例えばポリエチレンワックスの酸価とは、ポリエチレンワックス1gを中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数を意味する。
本発明においては、成形性、離型性、計量安定性を更に向上させるために、溶融混練して樹脂組成物を得るための混合物の調製に際し、(D)滑剤は、(A)PAS樹脂100質量部に対して0.1〜2質量部配合することが好ましく、0.2〜2質量部配合することがより好ましく、0.5〜1質量部配合することが、更に好ましい。
[(E)シラン化合物]
本発明においては、連続成形性を更に向上させるために、(E)シラン化合物を配合することが好ましい。シラン化合物としては、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシアルコキシシラン、アミノアルコキシシラン、ビニルアルコキシシラン、メルカプトアルコキシシラン等のアルコキシシランが挙げられ、これらの1種または2種以上が用いられる。尚、アルコキシ基の炭素数は1〜10が好ましく、特に好ましくは1〜4である。
エポキシアルコキシシランの例としては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
アミノアルコキシシランの例としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラン、N−(β−アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ジアリルアミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ジアリルアミノプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
ビニルアルコキシシランの例としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン等が挙げられる。
メルカプトアルコキシシランの例としては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
これらの内、エポキシアルコキシシランとアミノアルコキシシランが好ましく、特に好ましいものはγ−アミノプロピルトリエトキシシランである。
本発明において、溶融混練して樹脂組成物を得るための混合物の調製に際し、(E)シラン化合物は、(A)PAS樹脂100質量部に対して0.1〜2質量部配合することが好ましく、0.5〜1.5質量部配合することがより好ましい。
[他の成分]
本発明においては、上記各成分の他、核剤、架橋PPS樹脂、COCなどを配合してもよい。特に、核剤や架橋PPS樹脂を配合することで早く固化させることができ、その方が表面性に優れる。
本発明の光反射部品の製造方法においては、以上の混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形して光反射部品を製造する。具体的には、前記樹脂組成物を押出機に投入して溶融混練してペレット化し、このペレットを上記金型を装備した射出成形機に投入し、射出成形することで製造する。ダイヤモンド状炭素は非晶であるため、例えば、TiN等の金属では実現できないような、鏡面性に優れた表面処理が可能である。また、ダイヤモンド状炭素は摩擦係数が非常に低いため、樹脂が金型に張り付かず、離型性が更に向上する。尚、キャビティとは、金型内部における、樹脂が充填される空間全体を指す。
前記金型におけるダイヤモンド状炭素被膜は、特開平10−203896号公報などや特開昭63−185893号公報に記載された技術などにより、金型基材のキャビティ表面に形成される。ダイヤモンド状炭素被膜の膜厚は0.5〜3.0μmとすることが好ましい。
金型基材の材質には特に制限はなく、例えばSUS420J2等のステンレス鋼、SKD11,SKD12,SKD61,SK3等の合金工具鋼、SKH151等のハイス鋼、S55C,SCM440等の構造用炭素鋼、アルミ合金、ベリリウム銅等の非鉄合金が挙げられる。
金型基材の表面硬度や表面粗さには特に制約はないが、ある程度表面硬度を高めておいたり、表面粗さを小さくしておいたりすることが好ましい。
また、金型基材とダイヤモンド状炭素被膜の結合を強固にするために、金型基材表面を処理して各種の中間層を設けてもよい。
一方、射出成形時において、保圧力及び/又は保圧速度を下記範囲とすることで、ひけやバリの発生を抑制することができ、転写性が向上し表面性(低拡散反射率)を更に向上させることができる。これらの中でも、保圧速度の方が特に効果が高い。
射出成形時の保圧力は、30〜100MPaとすることが好ましく、50〜70MPaとすることがより好ましい。
また、射出成形時の保圧速度は50〜200mm/secとすることが好ましく、100〜150mm/secとすることがより好ましい。
<光反射部品>
本発明の光反射部品は、既述の本発明の光反射部品の製造方法により製造されてなる。すなわち、本発明の光反射部品は、既述の製造方法によって得られることから、表面性(低拡散反射率)及び耐熱性に優れる。
以下に、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
[実施例1〜22、比較例1〜7]
各実施例・比較例において、表1に示す各原料成分をドライブレンドして得た混合物を、シリンダー温度320℃の二軸押出機に投入し(ウォラストナイト、ガラス繊維、中空ガラスビーズは押出機のサイドフィード部より別添加)、溶融混練し、ペレット化した。
使用した各原料成分の詳細を以下に示す。
(A)成分(PAS樹脂)
以下の(a)、(c)及び(d)のうちのいずれかのPPS樹脂、及び(b)PPS樹脂Cの計2種のPPS樹脂を混合して用いた。
(a)PPS樹脂A:(株)クレハ製フォートロンKPS(溶融粘度:9Pa・s(せん断速度:1216sec−1、310℃))
当該PPS樹脂Aの合成方法を以下に示す。
20LのオートクレーブにNMP(N−メチル−2−ピロリドン)5700gを仕込み、窒素ガスで置換後、約1時間かけて、撹拌機の回転数を250rpmで撹拌しながら、100℃まで昇温した。100℃に到達後、濃度74.7質量%のNaOH水溶液1170g、硫黄源水溶液1990g(NaSH=21.8モル及びNaS=0.50モルを含む)、及びNMP1000gを加え、約2時間かけて、徐々に200℃まで昇温し、水945g、NMP1590g、及び0.31モルの硫化水素を系外に排出した。
上記脱水工程の後、170℃まで冷却し、p−DCB(p−ジクロロベンゼン)3524g、NMP2800g、水133g、及び濃度97重量%のNaOHを23g加えたところ、缶内温度は130℃になった。引き続き、撹拌機の回転数250rpmで撹拌しながら、180℃まで30分間かけて昇温し、更に、180℃から220℃までの間は60分間かけて昇温した。その温度で60分間反応させた後、230℃まで30分間かけて昇温し、230℃で90分間反応を行い、前段重合を行った。
前段重合終了後、直ちに撹拌機の回転数を400rpmに上げ、水340gを圧入した。水圧入後、260℃まで1時間で昇温し、その温度で5時間反応させ後段重合を行った。後段重合終了後、反応混合物を室温付近まで冷却してから、内容物を100メッシュのスクリーンで粒状ポリマーを篩別し、次いで、アセトン洗いを3回、水洗を3回、0.3%酢酸洗を行い、その後、水洗を4回行い、洗浄した粒状ポリマーを得た。粒伏ポリマーは、105℃で13時間乾操した。このようにして得られた粒状ポリマーは、溶融粘度が10Pa・sであった。この操作を5回繰返し必要量のポリマー(PPS樹脂A)を得た。
(b)PPS樹脂B:ポリプラスチックス(株)製「フォートロン(登録商標)F9020 黒、色番:HD9920 20%カラコン」
(c)PPS樹脂C:(株)クレハ製フォートロンKPS W202A(溶融粘度:20Pa・s(せん断速度:1216sec−1、310℃))
(d)PPS樹脂D:(株)クレハ製フォートロンKPS W203A(溶融粘度:30Pa・s(せん断速度:1216sec−1、310℃))
なお、表1〜表2に示す(A)成分の質量部数は、2種を混合した各PPS樹脂中のPPS樹脂成分のみの合計量に相当する。
(B1)成分(繊維状無機充填剤)又は(B2)成分(ウィスカ状無機充填剤)
繊維状無機充填剤A:ガラス繊維(オーウェンスコーニング製造(株)製 CS 03 DE FT523(繊維長3mm、繊維径6.5μm))
ウィスカ状無機充填剤A:ウォラストナイト(NYCO製 NYAD 1250(繊維長9μm、繊維径3.5μm))
ウィスカ状無機充填剤B:ウォラストナイト(NYCO製 NYGLOS 8(繊維長136μm、繊維径8μm))
(C)成分(粉粒体充填剤)
粉粒体充填剤A:炭酸カルシウム(白石工業(株)製、Brilliant−1500(平均粒径50%d:0.7μm))
粉粒体充填剤B:炭酸カルシウム((株)カルファイン製、KS−1300(平均粒径50%d:3.0μm))
粉粒体充填剤C:カオリン(BASF製、TRANSLINK 445(平均粒径50%d:1.4μm、表面処理珪酸アルミニウム(カオリンクレー)))
粉粒体充填剤D:中空ガラスビーズ(日本カラー工業(株)製、ジオスフィアー200 造粒品(平均粒径50%d:4.0μm))
(D)成分(滑剤)
滑剤A:日油(株)製、ユニスターH476
滑剤B:三洋化成工業(株)製、サンワックス161−P
滑剤C:クラリアントジャパン(株)製、リコワックスPED191 (数平均分子量5000、酸価17)
(E)成分(シラン化合物)
シラン化合物:γ−アミノプロピルトリエトキシシラン(信越化学工業製、KBE-903P)
上述のようにして作製したペレットから、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を装備した射出成形機(日本製鋼所 J55AD)により、以下の成形条件にて各種試験片を作製し、以下の評価を行った。なお、各比較例においては、表面処理をしていない金型を用いた。結果を表1に示す。
(成形条件)
シリンダー温度(ノズル側〜ホッパー側の温度):(ノズル側)320−320−320−320−310−290℃(ホッパー側)
金型温度:150℃
射出速度:150mm/sec
保圧力:50MPa又は70MPa
保圧速度:50mm/sec又は150mm/sec
射出+保圧時間:15sec、冷却時間:15sec
スクリュー回転数:100rpm
一方、金型キャビティ表面へのダイヤモンド状炭素被膜による表面処理は、以下のようにして行った。
金型鋼材HPM38(日立金属工具鋼(株)製)で作製したカラープレート用金型駒の表面に、DLC(ダイヤモンドライクカーボン、日本コーティングセンター(株)製、Jcoat スリックコート−F 膜厚1.5〜2.5μm 硬度1500〜2500HV 摩擦係数0.05〜0.10 酸化温度500℃)で表面処理した。
(1)連続成形性
射出成形にてシリンダー温度320℃、金型温度150℃で長さ65mm×幅55mm、厚み2mm(幅10mm、厚み2mmのサイドゲート)のカラープレート(金型固定側が鏡面となっている試験片)を作製した。試験片の金型固定側鏡面について、曇りの有無を目視にて評価し、曇りが発生し始めたショット数を測定した。
(2)荷重たわみ温度(DTUL) 〜耐熱性〜
射出成形にて、シリンダー温度320℃、金型温度150℃でISO3167に準じた試験片(幅10mm、厚み4mmt)を作製し、以下の条件で測定した。
測定機:HD500−PC Yasuda製 ヒートデストーションテスター
気槽式高温DTUL
両持梁/両端自由端/中心荷重
スパン:64mm
応力:1.80MPa
温度:2℃/min 50℃スタート
(3)拡散反射率 〜表面性〜
射出成形にてシリンダー温度320℃、金型温度150℃で長さ65mm×幅55mm、厚み2mm(幅10mm、厚み2mmのサイドゲート)のカラープレート(金型固定側が鏡面となっている試験片)を作製し、試験片の金型固定側鏡面にアルミニウムを蒸着し、蒸着面についてISO7724/1に準じて以下の条件で測定した。
測定機:東洋精機(株)製 SPECTROPHOTOMETER color−sphere
測定面積:φ30
測定波長:400nm
尚、上記アルミニウムの蒸着は、以下の条件で行った。
Wボード(抵抗体)にアルミワイヤーを細かく刻んで約0.2g載せ、Wボードを電極部に設置した。試験槽内を真空にしてWボードに電流を流し、Wボードに載せたアルミワイヤーを溶かしアルミニウムを微粒子化して飛散させた。飛散したアルミニウムを、上記試験片の金型固定側鏡面に誘導し蒸着した。蒸着に用いた機器、条件などについて以下に示す。
試験機:神港精機(株)製 AIF−850SB形イオンプレーティング装置
蒸着法:抵抗加熱方式
Wボード:フルウチ化学(株)製 バコムスタンダードボードBY−107
アルミワイヤー:フルウチ化学(株)製 Al Wire(ALM−11005A)
真空度:10−3Pa
試料台の回転数:1000rpm
電流:30A
蒸着時間:4分
(4)溶融粘度
東洋精機(株)製キャピログラフを用い、キャピラリーとして1mmφ×20mmL/フラットダイを使用し、バレル温度310℃、せん断速度1216sec−1での溶融粘度を測定した。
Figure 2014002305
Figure 2014002305
表1より、以下のことが分かる。
本発明の第1の態様に相当する実施例1は、連続成形性、耐熱性、及び表面性(低拡散反射率)のいずれも良好な結果が得られた。これに対し、(C)成分を配合しなかったこと以外は実施例1とほぼ同じ樹脂組成の比較例1においては表面性に劣っていた。このことから、第1の態様においては(C)成分がないと表面性において優れた効果が得られないことが分かる。また、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いずに成形したことのみが実施例1と異なる比較例2は連続成形性が極端に劣っていた。
また、本発明の第2の態様に相当する実施例2及び3は、連続成形性、耐熱性、及び表面性(低拡散反射率)のいずれも良好な結果が得られた。これに対し、(B2)成分の代わりに繊維長が9μmのウィスカ状無機充填剤を配合した比較例3は、耐熱性に劣っていた。このことから、単一の繊維長のウィスカ状無機充填剤を使用する場合において、第2の態様に規定する繊維長でないと耐熱性に劣ることが分かる。また、実施例3及び比較例6における各成分の組成物全体に対する質量分率は、実施例3においては、(A)成分:39.1質量%、(B)成分:25質量%、(C)成分:35質量%、(D)成分:0.3質量%、(E)成分:0.4質量%であり、比較例6においては、(A)成分:74.2質量%、(B)成分:25質量%、(C)成分:0質量%、(D)成分:0.2質量%、(E)成分:0.4質量%である。つまり、比較例6は、実施例3において(C)成分の代わりにそれとほぼ同量の(A)成分を配合した例である。換言すると、比較例6は、(C)成分を配合しなかったこと以外は実施例3とほぼ同じ樹脂組成であるが、連続成形性に劣っていた。このことから、第2の態様においては(C)成分がないと連続成形性において優れた効果が得られないことが分かる。
更に、本発明の第3の態様に相当する実施例4〜22は、連続成形性、耐熱性、及び表面性(低拡散反射率)のいずれも良好な結果が得られた。これに対して、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いずに成形したことのみが実施例5と異なる比較例4は連続成形性が極端に劣っていた。
一方、実施例5、6及び13は(D)滑剤のみが異なり、それ以外は同じ組成であるが、(D)滑剤として酸価が0のポリエチレンワックスを用いた実施例6は、当該滑剤を用いない実施例5及び13よりも連続成形性に優れていた。このことから、酸価が0のポリエチレンワックスを用いると連続成形性に優れることが分かる。
また、実施例7〜10は、保圧力及び保圧速度を実施例6よりも高めた例であり、いずれも表面性が向上していることが分かる。特に、保圧速度を高めた場合に表面性(低拡散反射率)向上の効果が顕著である。また、保圧力を高めた場合も、表面性(低拡散反射率)の向上が認められるが、100MPaとした場合は若干バリが発生したため(ただし、許容範囲である。)、70MPa程度がより好ましいと言える。
更に、(C)粉粒体充填剤以外はほぼ同じ樹脂組成の実施例4、6、11及び12の比較から、平均粒径50%dが1.5μm以下の(C)粉粒体充填剤を用いると、平均粒径50%dが1.5μmを超える(C)粉粒体充填剤を用いるよりも表面性(低拡散反射率)が優れることが分かる。
更に、実施例6、14〜16の比較から、第3の態様においては、繊維長が2μm以上30μm未満のウィスカ状無機充填剤A(B2a)(X質量部)と、繊維長が100μm以上1000μm未満で、且つ繊維径が5〜50μmのウィスカ状無機充填剤B(B2b)(Y質量部)との質量比(X/Y)が、2程度よりも3〜4程度でより表面性(低拡散反射率)が優れることが分かる。

Claims (14)

  1. (A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B1)繊維長が1〜5mmの繊維状無機充填剤10〜120質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法。
  2. (A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2)繊維長が30μm以上1000μm未満のウィスカ状無機充填剤30〜150質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られる樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法。
  3. (A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、
    (B2a)繊維長が2μm以上30μm未満のウィスカ状無機充填剤X質量部と、
    (B2b)繊維長が100μm以上1000μm未満で、且つ繊維径が5〜50μmのウィスカ状無機充填剤Y質量部と、
    (C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物を溶融混練して得られ、以下の式(1)〜式(3)のすべてを満たす樹脂組成物を、ダイヤモンド状炭素被膜でキャビティ表面を表面処理した金型を用いて射出成形する工程を有する光反射部品の製造方法。
    4/3<X/Y≦4 …式(1)
    13≦Y<30 …式(2)
    50≦X+Y≦150 …式(3)
  4. 前記混合物が、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B1)繊維長が1〜3mmで、且つ繊維径が3〜7μmの繊維状無機充填剤20〜40質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物である請求項1に記載の光反射部品の製造方法。
  5. 前記混合物が、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2)繊維長が30〜150μmで、且つ繊維径が2〜10μmのウィスカ状無機充填剤50〜80質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物である請求項2に記載の光反射部品の製造方法。
  6. 前記混合物が、(A)ポリアリーレンスルフィド樹脂100質量部と、(B2a)繊維長が2μm以上30μm未満で、且つ繊維径が2〜10μmのウィスカ状無機充填剤X質量部と、(B2b)繊維長が100〜150μmで、且つ繊維径が5〜10μmのウィスカ状無機充填剤Y質量部と、(C)粉粒体充填剤10〜220質量部と、を含む混合物であり、以下の式(1)〜式(3’)のすべてを満たす請求項3に記載の光反射部品の製造方法。
    4/3<X/Y≦4 …式(1)
    13≦Y<30 …式(2)
    50≦X+Y≦80 …式(3’)
  7. 前記混合物が、更に(D)滑剤を含む混合物である請求項1〜6のいずれか1項に記載の光反射部品の製造方法。
  8. 前記(D)滑剤として、酸価を持たないポリエチレンワックスを用いる請求項7に記載の光反射部品の製造方法。
  9. 前記混合物が、(C)粉粒体充填剤として、レーザー回折・散乱法で測定した平均粒子径(50%d)が1.5μm以下の粉粒体充填剤50〜110質量部を含み、且つ(D)酸価を持たないポリエチレンワックス0.1〜2質量部を更に含む混合物である請求項5に記載の光反射部品の製造方法。
  10. 前記混合物が、(C)粉粒体充填剤として、レーザー回折・散乱法で測定した平均粒子径(50%d)が1.5μm以下の粉粒体充填剤50〜110質量部を含み、且つ(D)酸価を持たないポリエチレンワックス0.1〜2質量部を更に含む混合物である請求項6に記載の光反射部品の製造方法。
  11. 前記混合物が、更に(E)シラン化合物を含む混合物である請求項1〜10のいずれか1項に記載の光反射部品の製造方法。
  12. 射出成形時の保圧力を50〜70MPaとする請求項1〜11のいずれか1項に記載の光反射部品の製造方法。
  13. 射出成形時の保圧速度を50〜150mm/secとする請求項1〜12のいずれか1項に記載の光反射部品の製造方法。
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の光反射部品の製造方法により製造されてなる光反射部品。
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