JP2009209226A - ポリエステル樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】非石油原料由来のバイオマス度の割合が高く省資源で、環境にやさしく、高い耐衝撃性、および高い荷重たわみ温度、低ソリ性を有するポリブチレンテレフタレート系のポリエステル樹脂組成物を提供することにある。
【解決手段】 融点が180〜230℃のポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂(B)を10〜90質量部、グリシジルメタクリレート共重合体(C)を1〜50質量部を配合したことを特徴とするポリエステル樹脂組成物である。また、グリシジルメタクリレート共重合体(C)が、エチレン、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルから選ばれた1種以上のモノマーとグリシジルメタクリレートからなることが好ましい態様であり。また更にポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体100質量部に対して、無機系強化材5〜100質量部を配合したことが好ましいポリエステル樹脂組成物である。
【選択図】なし
Description
本発明は、ポリエステル樹脂組成物に関する。詳しくは、バイオマスを含有するポリブチレンテレフタレート系樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、自動車部品、電気・電子部品、日用器具、OA機器部品、ホース、チューブなどに使用されるポリエステル樹脂組成物に関する。
従来、とうもろこしなどのデンプンから得られるポリ乳酸系樹脂は、バイオマス材料で生分解性を有することから、土木用途、農業用途、文房具や日用品として使用し、使用後生分解して自然に帰すように研究開発が進められ、一部実用化されてきた。しかし、荷重たわみ温度が55℃程度と低く、耐熱性が不足することから工業用部品としては応用が進まなかった。ポリ乳酸の耐熱性が低い理由は、ポリ乳酸は、175℃と高い結晶融点を有するが、分子が剛直であり、結晶化速度が極度に遅いことから、工業的な成形工程では、結晶化した成形品を得るのが大変困難であった。このために、特許文献1、特許文献2などに開示されるように、結晶核剤の探索研究が鋭意なされた。しかし、溶融樹脂がガラス転移点近傍の温度に調節された金型に注入され固化する過程では、成形品表面は1000℃/分以上の速い速度で冷却されるので、厚さ1〜2mmの実際の成形工程では結晶核剤の効果は殆ど効果がなく、得られた成形品の結晶化度は1%以下で、高い荷重たわみ温度を示す成形品が得られなかった。また、ポリ乳酸系樹脂の低温結晶化温度である100℃付近に温度調節された金型を使用した場合、成形品表層の結晶化は促進されるが100℃付近における成形品の弾性率は10MPa以下で、金型の突き出しピンで成形品が変形して金型から離型できなかった。また、100℃付近における弾性率を上げるために、特許文献3に開示されるようにケナフのような繊維強化材を配合することも行われたが、ケナフの生産性が低いことや、機械的性質の靭性が損なわれ、使用用途は限定され工業的にするには適当ではなかった。
ポリ乳酸樹脂の成形性や物性を改善するために、特許文献4や特許文献5に開示されているように、ポリ乳酸にポリカーボネート樹脂やABS樹脂などの非晶性ポリマーをポリマーアロイすることなども報告されている。しかし、融点が200℃以上の結晶性で耐熱性を有する樹脂とバイオマス材料を混合する方法は、バイオマス材料自身の耐熱性が低くコンパウンド化時に分解が起こることや、結晶性の耐熱性樹脂とバイオマス材料との相溶性が低い問題があり、コンパウンド化するには技術バリアが高かった。
ポリ乳酸樹脂の成形性や物性を改善するために、特許文献4や特許文献5に開示されているように、ポリ乳酸にポリカーボネート樹脂やABS樹脂などの非晶性ポリマーをポリマーアロイすることなども報告されている。しかし、融点が200℃以上の結晶性で耐熱性を有する樹脂とバイオマス材料を混合する方法は、バイオマス材料自身の耐熱性が低くコンパウンド化時に分解が起こることや、結晶性の耐熱性樹脂とバイオマス材料との相溶性が低い問題があり、コンパウンド化するには技術バリアが高かった。
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものである。すなわち、本発明の目的は、非石油原料由来のバイオマス度の割合が高く省資源で、環境にやさしく、高い荷重たわみ温度を有して耐久性に優れたポリエステル樹脂組成物を提供することにある。
本発明者らは鋭意検討した結果、以下に示す手段により、上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。すなわち、本発明は、以下の構成からなる。
融点が180〜230℃のポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂(B)を10〜90質量部、グリシジルメタクリレート共重合体(C)を1〜50質量部を配合したことを特徴とするポリエステル樹脂組成物である。
また、グリシジルメタクリレート共重合体(C)が、エチレン、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルから選ばれた1種以上のモノマーとグリシジルメタクリレートからなることが好ましい態様であるポリエステル樹脂組成物である。また、さらに耐熱性を高めることから、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体100質量部に対して、無機強化材を5〜100質量部配合することが好ましい態様であるポリエステル樹脂組成物である。
融点が180〜230℃のポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂(B)を10〜90質量部、グリシジルメタクリレート共重合体(C)を1〜50質量部を配合したことを特徴とするポリエステル樹脂組成物である。
また、グリシジルメタクリレート共重合体(C)が、エチレン、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルから選ばれた1種以上のモノマーとグリシジルメタクリレートからなることが好ましい態様であるポリエステル樹脂組成物である。また、さらに耐熱性を高めることから、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体100質量部に対して、無機強化材を5〜100質量部配合することが好ましい態様であるポリエステル樹脂組成物である。
本発明のポリエステル樹脂組成物は、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)(以下、単にポリブチレンテレフタレート系樹脂と表現することがある。)とポリ乳酸系樹脂(B)及びグリシジルメタクリレート共重合体(C)とを特定量配合し、特殊なリアクテイブプロセッシングすることによってのみコンパウンド化が可能であり、本発明のポリエステル樹脂組成物の成形品は、引張り破壊伸び、ノッチ付きシャルピー衝撃強さおよび荷重たわみ温度が工業材料として利用可能なレベルを有し、特に、無機強化材を配合した系は、高い荷重たわみ温度と低ソリ性が両立し、バランスの取れた成形品となる。
本発明の効果は、ポリブチレンテレフタレート系樹脂が、安定して母相を形成することにより達成される。
バイオマス成分を10質量%以上含有しつつ、100℃以上の荷重たわみ温度を有する耐熱性バイオマス系ポリエステル樹脂組成物であるため、省資源の材料でかつリサイクル成形が可能である。また本発明の樹脂組成物を使用した成形品は、燃焼熱が小さいことや最終埋め立てが必要な燃焼残渣が殆どなく(非無機強化材系)、環境負荷が小さい。
本発明の効果は、ポリブチレンテレフタレート系樹脂が、安定して母相を形成することにより達成される。
バイオマス成分を10質量%以上含有しつつ、100℃以上の荷重たわみ温度を有する耐熱性バイオマス系ポリエステル樹脂組成物であるため、省資源の材料でかつリサイクル成形が可能である。また本発明の樹脂組成物を使用した成形品は、燃焼熱が小さいことや最終埋め立てが必要な燃焼残渣が殆どなく(非無機強化材系)、環境負荷が小さい。
以下、本発明を詳述する。
本発明におけるポリブチレンテレフタレート系樹脂は、融点が180〜230℃のポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体である。その例としては、テレフタル酸またはテレフタル酸ジメチルエステルとブタンジオルから重合されるポリブチレンテレフタレートに、ジカルボン酸成分として、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマー酸など、またグリコール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ノナンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリカプロラクトンなどが共重合されるものが挙げられる。これらの中では、イソフタル酸、アジピン酸、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリラクトンが好ましい。本共重合体に使用されるポリアルキレングリコールの数平均分子量は、500〜5000、好ましくは、800〜3000である。数平均分子量が500未満では、本共重合体のガラス転移点が要求性能より高くなり、低温における柔軟性が損なわれるので好ましくない。また数平均分子量が5000を超えるポリブチレンテレフタレートセグメントと相分離が起こることや低温で結晶化して弾性が損なわれるので好ましくない。融点は、190〜220℃が好ましい。180℃未満では、組成物の荷重たわみ温度が150℃を下回り、耐熱性が低下して好ましくない。また、融点が230℃を超えると、コンパウンド化や成形工程が250℃より高温となりポリ乳酸系樹脂の熱分解が起こるので好ましくない。
本発明におけるポリブチレンテレフタレート系樹脂は、融点が180〜230℃のポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体である。その例としては、テレフタル酸またはテレフタル酸ジメチルエステルとブタンジオルから重合されるポリブチレンテレフタレートに、ジカルボン酸成分として、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ナフタレンジカルボン酸、ダイマー酸など、またグリコール成分として、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ノナンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリカプロラクトンなどが共重合されるものが挙げられる。これらの中では、イソフタル酸、アジピン酸、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、ポリテトラメチレングリコール、ポリラクトンが好ましい。本共重合体に使用されるポリアルキレングリコールの数平均分子量は、500〜5000、好ましくは、800〜3000である。数平均分子量が500未満では、本共重合体のガラス転移点が要求性能より高くなり、低温における柔軟性が損なわれるので好ましくない。また数平均分子量が5000を超えるポリブチレンテレフタレートセグメントと相分離が起こることや低温で結晶化して弾性が損なわれるので好ましくない。融点は、190〜220℃が好ましい。180℃未満では、組成物の荷重たわみ温度が150℃を下回り、耐熱性が低下して好ましくない。また、融点が230℃を超えると、コンパウンド化や成形工程が250℃より高温となりポリ乳酸系樹脂の熱分解が起こるので好ましくない。
また、本発明にはポリブチレンテレフタレートおよび/または共重合体100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂10〜90質量部、好ましくは、20〜80質量部配合される。10質量部未満ではバイオマス度が低く、省資源の効果が小さく本発明の目的が達成されない。また90質量部を超えると荷重たわみ温度が150℃以下となり本発明の目的が達成されないので好ましくない。本発明に使用されるポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体の250℃、せん断速度1000s−1における見かけ溶融粘度は、100〜500Pa−sが、特には200〜400Pa−sが好ましい。100Pa−s未満では、成形品の強度が低下して好ましくない。また500Pa−sを超えるとポリ乳酸系樹脂との相溶性が低下して成形性の低下や強度が低下して好ましくない。
本発明に使用されるポリ乳酸系樹脂の融点は、150〜180℃の範囲にある。融点が150℃未満では、高温側の使用温度が低下して好ましくない。また、D体とL体がステレオコンプレックスを形成して融点が180℃を超えると、特殊な製造法や成形条件が必要となり工業化が困難であり好ましくない。
本発明に使用されるポリ乳酸系樹脂の融点は、150〜180℃の範囲にある。融点が150℃未満では、高温側の使用温度が低下して好ましくない。また、D体とL体がステレオコンプレックスを形成して融点が180℃を超えると、特殊な製造法や成形条件が必要となり工業化が困難であり好ましくない。
ポリ乳酸系樹脂は、乳酸の2量体であるラクチドを開環重合する方法により得られる。本発明に使用される乳酸としては、L体が90モル%、好ましくは95モル%以上である。90モル%未満では、ポリ乳酸系樹脂の結晶性が低下し、融点が低下することや、成形工程における結晶化速度が低下すので好ましくない。本発明の目的から、得られたポリ乳酸系樹脂の融点が150〜180℃、好ましくは160〜178℃となる範囲で、L−乳酸に、D−乳酸や他のポリヒドロキシ酸や脂肪族ポリエステルを共重合することができる。ポリ乳酸系樹脂の融点が150℃未満では、得られた樹脂組成物の荷重たわみ温度が低下して好ましくない。本発明に使用されるポリ乳酸系樹脂には、ポリ乳酸に、結晶性や柔軟性を調節する目的で共重合が可能である。共重合されるポリヒドロキシ酸や脂肪族ポリエステルとしては、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバリレート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリブチレンブチレート、ポリエチレンアジペート、ポリプロピレンブチレートなどが挙げられる。なお、本発明には、少量のテレフタル酸やイソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸を酸成分としたポリエステルを共重合したポリ乳酸系樹脂も使用される。
また、本発明に使用されるポリ乳酸系樹脂としては、250℃、せん断速度1000s−1における見かけ溶融粘度は、50〜800Pa−sである。50Pa−sより未満ではコンパウンド化が困難となる。また得られた組成物の強度が低く好ましくない。800Pa−sを超えるポリ乳酸系樹脂は本発明には好ましいが、ポリ乳酸系樹脂の重合性から製造上の課題が多く工業的に入手が難しく好ましくない。また、ポリ乳酸系樹脂の高分子量化による溶融粘度(250℃における)の増加効果は小さい。
本発明には、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体100質量部に対して、グリシジルメタクリレート共重合体が、1〜50質量部、好ましくは2〜30質量部が配合される。1質量部未満ではコンパウンドのペレット化が困難であり、また成形品の強度が低く本発明の効果が達成できない。また、50質量部を超えると、成形時の流動性が低下し、また荷重たわみ温度が低下して好ましくない。本発明の効果が達成するために、グリシジルメタクリレートと共重合されるモノマーとしては、エチレン、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルから選ばれた1種以上からなる。これらの中では、エチレン、スチレンが好ましい。具体的には、エチレンーグリシジルメタクリレート、スチレンーグリシジルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル−グリシジルメタクリレート、エチレン−アクリル酸エステル−グリシジルメタクリレートなどが挙げられる。グリシジルメタクリレートの分率は、2〜70モル%、好ましくは、4〜60モル%である。2モル%未満では、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体とポリブチレンサクシネート系樹脂の相溶性改善効果が小さく、70モル%を超えると不均一反応が起こりやすくゲル分が発生しやすく好ましくない。
グリシジルメタクリレート共重合体が、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはポリ乳酸系樹脂のアロイの押出性に有効なメカニズムは未だ明確になっていないが、ポリ乳酸の末端基とグリシジルメタクリレート共重合体と反応することにより、分岐構造を形成し溶融粘度が増大することと、さらにこの分岐構造体がポリブチレンテレフタレートと反応して橋掛けを形成して、相溶化剤として作用したためと考察される。
グリシジルメタクリレート共重合体が、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはポリ乳酸系樹脂のアロイの押出性に有効なメカニズムは未だ明確になっていないが、ポリ乳酸の末端基とグリシジルメタクリレート共重合体と反応することにより、分岐構造を形成し溶融粘度が増大することと、さらにこの分岐構造体がポリブチレンテレフタレートと反応して橋掛けを形成して、相溶化剤として作用したためと考察される。
本発明の全ポリエステル樹脂組成物中におけるグリシジルメタクリレート成分の含有量としては、0.2〜10質量%が好ましく、0.1〜5質量%がより好ましい。0.2質量%未満ではポリブチレンテレフタレートとポリブチレンサクシネート系樹脂の相溶化が不足して、コンパウンド化や成形が困難であり、10質量%を超えると樹脂の粘度が高くなりすぎて成形時の流動性が不足し成形品が得られないことや、ゲル化がおこり成形できないか、機械的物性や外観が低下して好ましくない。
なお、本発明の特定範囲外の構成の場合、溶融加工時に相分離することや高せん断トルクで混練するとエステル交換反応が起こりやすく、安定した構造や物性を示さない。
この理由は、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)とポリ乳酸系樹脂(B)とを比較すると、両者は、化学構造差に基づく溶解度指数が異なることに加えて、融点差が50℃以上あることによると考えられる。すなわち、ポリ乳酸系樹脂の混練温度における溶融粘度が極度に低く、ポリブチレンテレフタレート系樹脂との粘度差がせん断速度500〜5000s−1(溶融混練時)において、10〜30倍にもなり、溶融混合状態でポリ乳酸系樹脂分率のばらつきが発生し、局所的に大きなドローダウンがおこり、コンパウンド化後のストランド化やペレット化が不可となると考えられる。
この理由は、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)とポリ乳酸系樹脂(B)とを比較すると、両者は、化学構造差に基づく溶解度指数が異なることに加えて、融点差が50℃以上あることによると考えられる。すなわち、ポリ乳酸系樹脂の混練温度における溶融粘度が極度に低く、ポリブチレンテレフタレート系樹脂との粘度差がせん断速度500〜5000s−1(溶融混練時)において、10〜30倍にもなり、溶融混合状態でポリ乳酸系樹脂分率のばらつきが発生し、局所的に大きなドローダウンがおこり、コンパウンド化後のストランド化やペレット化が不可となると考えられる。
本発明には、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体100質量部に対して、無機強化材を5〜100質量部、好ましくは、10〜65質量部配合することが好ましい態様であるポリエステル樹脂組成物である。5質量部未満では、耐熱性向上の効果は小さく、また100質量部を超えると、流動性が低下して薄肉の成形品や大型の成形品が得られないので好ましくない。無機強化材としては、ガラス繊維やチタン酸カリ、ワラストナイトなど繊維状強化材、マイカ、タルク、クレイのような板状強化材、炭酸カルシュウムやシリカ、バーミキュライト、カオリン、硫酸カルシュウム、硫酸バリュウムなどの粒状強化材が例示される。これらの中では、ガラス繊維、マイカ、タルク、クレイなどから選ばれた1種以上を含むと、さらに高い荷重たわみ温度が得られるので好ましい。
本発明の樹脂組成物は、驚いたことに55℃を超える温度に調節された金型温度でも、短い成形時間で成形が可能である。これは、母相を成すポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体の高い結晶化速度と無機強化材による55℃以上の弾性率がさらにたいへん高くなることから、ポリ乳酸系樹脂では成形が不可能であった、金型温度55℃を超えても離型できることによると考えられる。金型温度が55℃を超えて成形すると、分散相を形成するポリ乳酸系樹脂の結晶化速度が促進され、ポリ乳酸系樹脂の結晶化が、結晶相の効果により55℃以上の弾性率を100倍以上高くする。高弾性率化により離型しやすくなる。このように、55℃より高い金型温度で成形できることが、さらに結晶化を促進し、結晶化することでより高い金型温度でも離型できたと考察される。特に、本発明の樹脂組成物は、70〜110℃に温度調節された金型を使用して成形すると高い荷重たわみ温度を有する成形品が得られるので好ましい。これは、この金型温度条件によると分散相を形成するポリ乳酸系樹脂の結晶化度は高くなるためと考察される。
ポリブチテレンテレフタレートやその共重合体にガラス繊維などの無機強化材を配合することも工業的になされているが、強度や耐熱性は改善される一方、無機強化材の成形加工における配向などによる成形収縮率の異方性が高くなり、大きなソリ変形が発生し、精密部品には適さなかった。しかし、本発明のポリブチレンテレフタレートやその共重合体に、ポリ乳酸系樹脂とグリシジルメタクリレート共重合体を配合した本発明の樹脂組成物は、無機強化材を配合しても、得られる成形品のソリ変形は驚いたことに大変小さくなり、精密部品にも応用が可能である。これは、微分散したポリ乳酸系樹脂が内部応力を緩和する効果を有するためと考察される。
本発明では、樹脂や組成物の融点を、示差走査熱量計を使用して、試験体を10mgアルミパンに採取して、窒素40cm3/min流動雰囲気にて、20℃/分にて250℃まで昇温したときの、走査温度―熱量曲線上の融解吸熱のピーク温度と定義する。
また本発明における見かけ溶融粘度は、ノズル口径1mm、長さ5mmのノズルをセットした東洋精機社製キャピラリーフローテスターを、250℃に温度調節してピストンを10〜500mm/minの速度で降下して測定した。
また本発明における見かけ溶融粘度は、ノズル口径1mm、長さ5mmのノズルをセットした東洋精機社製キャピラリーフローテスターを、250℃に温度調節してピストンを10〜500mm/minの速度で降下して測定した。
本発明のポリエステル樹脂組成物を得る製造法としては、本発明の組成物の全成分を予備混合して、押出機やニーダーや射出押出機に供給してせん断下で溶融混練する方法やどちらかの一方を予め溶融し、これに他のペレットや粉末を加えて混練しながら溶融分散する方法などで製造できる。本発明の効果を高めるには、予めポリ乳酸系樹脂(B)とグリシジルメタクリレート共重合樹脂(C)の2種類以上を、両方の融点より高い温度で溶融混練しておくことが好ましい。
本発明に使用されるポリエステル樹脂組成物には、いろいろな改質樹脂や安定剤、着色剤、流動性改良剤、離型剤、結晶核剤、難燃剤、繊維状強化材が配合される。これらは、重合前後に混合することもできるが、単軸押出機、2軸押出機やニーダーなどの装置を用いて、混練することにより製造することができる。配合剤をより高濃度に含む組成物を予め溶融混練して、成形時にこれをマスターバッチとして混合することもできる。
本発明のポリエステル樹脂組成物の用途は特に限定されない。本発明のポリエステル樹脂組成物は、バイオマス成分由来の原料を使用するので大気中の二酸化炭素濃度の増大を抑制できる点でエコロジー的に優れている。このエコロジー的に優れている本発明のポリエステル樹脂組成物は、耐熱性や低温柔軟性が要求される自動車、電気・電子機器、OA機器、家庭用具、ホース、チューブなど工業用途に使用される。
以下に実施例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
なお、明細書中の物性評価は以下の方法で測定した。
(1)引張り強さ、引張り破壊伸び
シリンダー温度230℃−240℃−250℃に温度調節された射出成形機(東芝機械社製、IS80)と50℃に温度調節されたISO294に準拠した金型を使用して、多目的試験片を得た。得られた試験片を23℃、50%RHに調節された恒温恒湿室で48時間放置後、万能引張試験機(島津製作所社製、オートグラフ AG−IS)を使用して、ISO527−1、2に準拠して測定した。
(2)ノッチ付きシャルピー衝撃強さ
(1)と同様にして得た多目的試験片について、東洋精機社製ノッチングツールを使用して、ISO179−1に規定された寸法に切削し、ノッチ加工を行った。得られた試験片を23℃、50%RHに調節された恒温恒湿室で48時間放置後、シャルピー衝撃試験機(東洋精機社製デジタルインパクトテスター)を使用して、ISO179−1に準拠して測定した。
(3)荷重たわみ温度
ISO294−1規定の多目的試験片を(1)と同様に射出成形により成形した。この試験片からISO75−1、2規定の試験片を切り出した。東洋精機製ヒートデストーションテスターを使用して、ISO75−1、2に準拠して、0.46MPa応力下における荷重たわみ温度を測定した。
(4)ソリ
シリンダー温度230℃−240℃−250℃に温度調節された射出成形機(東芝機械社製、IS80)と50℃に温度調節された金型を使用して、一辺のエッジに高さ1mm、幅80mmのフィルムゲートから射出して100×100×2mmの平板試験片を得た。得られた試験片を23℃、50%RHに調節された恒温恒湿室で48時間放置後、平滑に調整された金属製常盤上に置き、平板の一端を押さえて、他の3端の下側の高さを非接触で測定した。3点の高さの平均を求めてソリ(mm)とした。
なお、明細書中の物性評価は以下の方法で測定した。
(1)引張り強さ、引張り破壊伸び
シリンダー温度230℃−240℃−250℃に温度調節された射出成形機(東芝機械社製、IS80)と50℃に温度調節されたISO294に準拠した金型を使用して、多目的試験片を得た。得られた試験片を23℃、50%RHに調節された恒温恒湿室で48時間放置後、万能引張試験機(島津製作所社製、オートグラフ AG−IS)を使用して、ISO527−1、2に準拠して測定した。
(2)ノッチ付きシャルピー衝撃強さ
(1)と同様にして得た多目的試験片について、東洋精機社製ノッチングツールを使用して、ISO179−1に規定された寸法に切削し、ノッチ加工を行った。得られた試験片を23℃、50%RHに調節された恒温恒湿室で48時間放置後、シャルピー衝撃試験機(東洋精機社製デジタルインパクトテスター)を使用して、ISO179−1に準拠して測定した。
(3)荷重たわみ温度
ISO294−1規定の多目的試験片を(1)と同様に射出成形により成形した。この試験片からISO75−1、2規定の試験片を切り出した。東洋精機製ヒートデストーションテスターを使用して、ISO75−1、2に準拠して、0.46MPa応力下における荷重たわみ温度を測定した。
(4)ソリ
シリンダー温度230℃−240℃−250℃に温度調節された射出成形機(東芝機械社製、IS80)と50℃に温度調節された金型を使用して、一辺のエッジに高さ1mm、幅80mmのフィルムゲートから射出して100×100×2mmの平板試験片を得た。得られた試験片を23℃、50%RHに調節された恒温恒湿室で48時間放置後、平滑に調整された金属製常盤上に置き、平板の一端を押さえて、他の3端の下側の高さを非接触で測定した。3点の高さの平均を求めてソリ(mm)とした。
実施例1〜17、比較例1〜9
実施例および比較例に使用した材料および表に示したそれらの略号は、以下の通りである。
<ポリブチレンテレフタレート>
・ PBT−1:バイロペットEMC700(ポリブチレンテレフタレート、東洋紡績(株))融点227℃、ηa=314Pa−s(250℃、912s−1)
・ PBT−2:バイロペットEMC710(ポリブチレンテレフタレート/イソフタレート共重合体、東洋紡績(株))、融点200℃、ηa=289Pa−s(250℃、912s−1)
・ PBT−3:GP100(ポリブチレンテレフタレート・ポリテトラメチレングリコール共重合体、東洋紡績(株))、融点215℃、ηa=336Pa−s(250℃、912s−1)
・ PBT−4:GP200 (ポリブチレンテレフタレート・ポリテトラメチレングリコール共重合体、東洋紡績(株))、融点203℃、ηa=775Pa−s(250℃、912s−1)
<ポリ乳酸系樹脂>
・ H100:レイシアH100(ポリ乳酸、三井化学(株)、融点176℃)
・ H400:レイシアH400(ポリ乳酸、三井化学(株)、融点174℃)
<グリシジルメタクリレート共重合体>
・ S−GM:UG4070(東亜合成(株)、スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、グリシジルメタクリレート42質量%)
・ E−GM:RA3150(日本ポリオレフィン(株)、レキスパールRA3150、グリシジルメタクリレート15質量%)
<無機強化材>
・ GF:ガラス繊維03MAFT2A(チョップドストランド、オーエンスコーニング社)
・ TA:ミクロンホワイト#5000A(林化成(株)、タルク)
・ VM:VM8(林化成(株)、ワラストナイト)
実施例および比較例に使用した材料および表に示したそれらの略号は、以下の通りである。
<ポリブチレンテレフタレート>
・ PBT−1:バイロペットEMC700(ポリブチレンテレフタレート、東洋紡績(株))融点227℃、ηa=314Pa−s(250℃、912s−1)
・ PBT−2:バイロペットEMC710(ポリブチレンテレフタレート/イソフタレート共重合体、東洋紡績(株))、融点200℃、ηa=289Pa−s(250℃、912s−1)
・ PBT−3:GP100(ポリブチレンテレフタレート・ポリテトラメチレングリコール共重合体、東洋紡績(株))、融点215℃、ηa=336Pa−s(250℃、912s−1)
・ PBT−4:GP200 (ポリブチレンテレフタレート・ポリテトラメチレングリコール共重合体、東洋紡績(株))、融点203℃、ηa=775Pa−s(250℃、912s−1)
<ポリ乳酸系樹脂>
・ H100:レイシアH100(ポリ乳酸、三井化学(株)、融点176℃)
・ H400:レイシアH400(ポリ乳酸、三井化学(株)、融点174℃)
<グリシジルメタクリレート共重合体>
・ S−GM:UG4070(東亜合成(株)、スチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、グリシジルメタクリレート42質量%)
・ E−GM:RA3150(日本ポリオレフィン(株)、レキスパールRA3150、グリシジルメタクリレート15質量%)
<無機強化材>
・ GF:ガラス繊維03MAFT2A(チョップドストランド、オーエンスコーニング社)
・ TA:ミクロンホワイト#5000A(林化成(株)、タルク)
・ VM:VM8(林化成(株)、ワラストナイト)
上記材料を表1、2に示す配合比にドライ状態で予備混合し、250℃に温度調節した東芝機械(株)製、2軸押出機TEM35(同方向回転)のホッパーに投入して、スクリュー回転数100rpmにて溶融混練した。押し出されたストランドを約15℃の水槽でクエンチした後ペレタイズした。溶融混練物がノズルから出た10分後に、ストランド2m中の最大径/最小径比を測定した。この比が3を超えるとペレタイズは困難であった。
得られたペレットを熱風乾燥機で120℃にて3時間乾燥した後、シリンダー温度をホッパー側から230℃−250℃−250℃に温度調節した東芝機械(株)製射出成形機IS80のホッパーに投入して、ISO294−1に規定された多目的試験片を射出成形し評価用試験片を得た。また同様に、金型温度80℃に温度調節された金型を使用して、100×100×2の成形品を幅80mm、高さ1mmのフィルム状エッジゲートにて成形してソリ評価用試験片を得た。
得られた試験片を23℃、50%RHにて48時間調整して、引張り物性、ノッチ付きシャルピー衝撃強さ、荷重たわみ温度、を評価した。その結果を表1、表2に示す。
表1、2からも明らかなように、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体とポリ乳酸系樹脂の2元系では、本発明が目的とするタフネスと高い荷重たわみ温度が両立する構成比の範囲でペレタイズは困難であったが、グリシジルメタクリレート共重合体を特定量配合したものは、広い構成範囲でペレタイズが可能となり成形品が得られた。また本発明のポリエステル樹脂組成物は、高い引張り破壊伸びと高いノッチ付きシャルピー衝撃強さおよび高い荷重たわみ温度を有している。また、無機強化材を配合した系は、たいへん高い荷重たわみ温度と低ソリ性が両立し、バランスの取れた成形品であることを示している。
得られたペレットを熱風乾燥機で120℃にて3時間乾燥した後、シリンダー温度をホッパー側から230℃−250℃−250℃に温度調節した東芝機械(株)製射出成形機IS80のホッパーに投入して、ISO294−1に規定された多目的試験片を射出成形し評価用試験片を得た。また同様に、金型温度80℃に温度調節された金型を使用して、100×100×2の成形品を幅80mm、高さ1mmのフィルム状エッジゲートにて成形してソリ評価用試験片を得た。
得られた試験片を23℃、50%RHにて48時間調整して、引張り物性、ノッチ付きシャルピー衝撃強さ、荷重たわみ温度、を評価した。その結果を表1、表2に示す。
表1、2からも明らかなように、ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体とポリ乳酸系樹脂の2元系では、本発明が目的とするタフネスと高い荷重たわみ温度が両立する構成比の範囲でペレタイズは困難であったが、グリシジルメタクリレート共重合体を特定量配合したものは、広い構成範囲でペレタイズが可能となり成形品が得られた。また本発明のポリエステル樹脂組成物は、高い引張り破壊伸びと高いノッチ付きシャルピー衝撃強さおよび高い荷重たわみ温度を有している。また、無機強化材を配合した系は、たいへん高い荷重たわみ温度と低ソリ性が両立し、バランスの取れた成形品であることを示している。
本発明により、高い耐衝撃性、高い耐熱性、低ソリ性を有するバイオマス材料を提供することができることから、部品の省天然資源化が可能となり、廃棄時の環境負荷も非常に低いことから、環境保護しつつ産業界に大きく寄与することが期待される。
Claims (3)
- 融点が180〜230℃のポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体(A)100質量部に対して、ポリ乳酸系樹脂(B)を10〜90質量部、グリシジルメタクリレート共重合体(C)を1〜50質量部を配合したことを特徴とするポリエステル樹脂組成物。
- グリシジルメタクリレート共重合体(C)が、エチレン、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルから選ばれた1種以上のモノマーとグリシジルメタクリレートからなることを特徴とする請求項1のポリエステル樹脂組成物。
- ポリブチレンテレフタレートおよび/またはその共重合体100質量部に対して、無機系強化材5〜100質量部を配合したことを特徴とする請求項1または2のポリエステル樹脂組成物
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JP2008051653A JP2009209226A (ja) | 2008-03-03 | 2008-03-03 | ポリエステル樹脂組成物 |
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-
2008
- 2008-03-03 JP JP2008051653A patent/JP2009209226A/ja not_active Withdrawn
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