(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023082368
(43)【公開日】2023-06-14
(54)【発明の名称】樹脂組成物の製造方法
(51)【国際特許分類】
B29B 7/38 20060101AFI20230607BHJP
C08K 3/04 20060101ALI20230607BHJP
C08L 101/00 20060101ALI20230607BHJP
C08J 3/22 20060101ALI20230607BHJP
C08J 5/18 20060101ALI20230607BHJP
B29C 48/285 20190101ALI20230607BHJP
B29K 507/04 20060101ALN20230607BHJP
【FI】
B29B7/38
C08K3/04
C08L101/00
C08J3/22 CER
C08J5/18 CEZ
B29C48/285
B29K507:04
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021196097
(22)【出願日】2021-12-02
(71)【出願人】
【識別番号】594137579
【氏名又は名称】三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000109
【氏名又は名称】弁理士法人特許事務所サイクス
(72)【発明者】
【氏名】井関 秀太
(72)【発明者】
【氏名】庄司 英和
【テーマコード(参考)】
4F070
4F071
4F201
4F207
4J002
【Fターム(参考)】
4F070AA06
4F070AA18
4F070AA47
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4F070AB08
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4J002FD010
4J002GR00
(57)【要約】
【課題】 電磁波の吸収率が高い樹脂組成物の製造方法を提供する。
【解決手段】 熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、カーボンナノチューブとを含む樹脂組成物の製造方法であって、熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、それぞれ、押出機に供給し、溶融混練することを含み、供給は、押出機の最初の溶融ゾーンよりも上流で、熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、熱可塑性樹脂(A)とカーボンナノチューブが押出機内で均一に混合するように行う、樹脂組成物の製造方法。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、カーボンナノチューブとを含む樹脂組成物の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂(A)と、前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、それぞれ、押出機に供給し、溶融混練することを含み、
前記供給は、前記押出機の最初の溶融ゾーンよりも上流で、前記熱可塑性樹脂(A)と前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、前記熱可塑性樹脂(A)と前記カーボンナノチューブが押出機内で均一に混合するように行う、樹脂組成物の製造方法。
【請求項2】
前記熱可塑性樹脂(A)の押出機への供給、および、前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブの押出機への供給は、それぞれ、押出機の異なる供給口からメインホッパーに対して行われる、請求項1に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項3】
前記熱可塑性樹脂(A)が、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリスチレン系樹脂から選択される、請求項1または2に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項4】
前記熱可塑性樹脂(B)が、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂およびポリオレフィン樹脂から選択される、請求項1~3のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項5】
前記樹脂組成物中のカーボンナノチューブの含有量が0.01~10.0質量%である、請求項1~4のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【請求項6】
前記樹脂組成物を2mm厚に成形したときの、周波数76.5GHzにおける式(A)に従って求められる吸収率が50~100%である、請求項1~5のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
式(A)
【数1】
(上記式(A)中、Rはフリースペース法によって測定される反射減衰量を表し、Tはフリースペース法によって測定させる透過減衰量を表す。)
【請求項7】
電磁波吸収体形成用である、請求項1~6のいずれか1項に記載の樹脂組成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は樹脂組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
ミリ波レーダーは、30~300GHz、特に、60~90GHzの周波数の、1~10mmの波長を持つミリ波帯の電波を発信し、対象物に衝突して戻ってくる反射波を受信することによって障害物の存在や、対象物との距離や相対速度を検知するものである。ミリ波レーダーとしては、自動車の衝突防止用センサー、自動運転システム、道路情報提供システム、セキュリティシステム、医療・介護デバイス等幅広い分野の利用が検討されている。
かかるミリ波レーダー用の樹脂組成物として、特許文献1に記載のものが知られている。また、特許文献2には、電磁干渉遮蔽用または無線周波数干渉遮蔽用として用いられうる多機能性樹脂組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2019-197048号公報
【特許文献2】特開2010-155993号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、ミリ波レーダーにおいては、透過する電磁波が最も大きな誤作動の原因となる。そのため、電磁波吸収率が高い樹脂組成物が求められている。特に、これまで、樹脂組成物の組成を調整することによって、電磁波吸収率を高くすることが検討されていたが、樹脂組成物の製造方法の観点からは検討されていない。
本発明はかかる課題を解決することを目的とするものであって、電磁波の吸収率が高い樹脂組成物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
ここで、従来から、電磁波吸収率が高い樹脂組成物を製造するに際し、熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを押出機に供給して溶融混練されていたが、このときに、両者の比重が異なり、また、カーボンナノチューブは凝集しやすいため、両者が均一に混合されない場合があることが分かった。そして、本発明者が検討を行った結果、熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとが押出機内で均一に混合するように供給することにより、上記課題は解決された。
具体的には、下記手段により、上記課題は解決された。
<1>熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、カーボンナノチューブとを含む樹脂組成物の製造方法であって、
前記熱可塑性樹脂(A)と、前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、それぞれ、押出機に供給し、溶融混練することを含み、
前記供給は、前記押出機の最初の溶融ゾーンよりも上流で、前記熱可塑性樹脂(A)と前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、前記熱可塑性樹脂(A)と前記カーボンナノチューブが押出機内で均一に混合するように行う、樹脂組成物の製造方法。
<2>前記熱可塑性樹脂(A)の押出機への供給、および、前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブの押出機への供給は、それぞれ、押出機の異なる供給口からメインホッパーに対して行われる、<1>に記載の樹脂組成物の製造方法。
<3>前記熱可塑性樹脂(A)が、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリスチレン系樹脂から選択される、<1>または<2>に記載の樹脂組成物の製造方法。
<4>前記熱可塑性樹脂(B)が、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂およびポリオレフィン樹脂から選択される、<1>~<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物の製造方法。
<5>前記樹脂組成物中のカーボンナノチューブの含有量が0.01~10.0質量%である、<1>~<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物の製造方法。
<6>前記樹脂組成物を2mm厚に成形したときの、周波数76.5GHzにおける式(A)に従って求められる吸収率が50~100%である、<1>~<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物の製造方法。
式(A)
【数1】
(上記式(A)中、Rはフリースペース法によって測定される反射減衰量を表し、Tはフリースペース法によって測定させる透過減衰量を表す。)
<7>電磁波吸収体形成用である、<1>~<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物の製造方法。
【発明の効果】
【0006】
本発明により、電磁波吸収性に優れた樹脂組成物が提供可能になった。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【
図1】
図1は樹脂組成物の製造方法の一例の概略を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という)について詳細に説明する。なお、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明は本実施形態のみに限定されない。
なお、本明細書において「~」とはその前後に記載される数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。
本明細書において、各種物性値および特性値は、特に述べない限り、23℃におけるものとする。
本明細書において、重量平均分子量および数平均分子量は、特に述べない限り、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)法により測定したポリスチレン換算値である。
本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。
本明細書において、反射減衰量および透過減衰量の単位は「dB」(デシベル)である。
本明細書で示す規格で説明される測定方法等が年度によって異なる場合、特に述べない限り、2021年1月1日時点における規格に基づくものとする。
【0009】
本実施形態の樹脂組成物の製造方法は、熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)と、カーボンナノチューブとを含む樹脂組成物の製造方法であって、前記熱可塑性樹脂(A)と、前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、それぞれ、押出機に供給し、溶融混練することを含み、前記供給は、前記押出機の最初の溶融ゾーンよりも上流で、前記熱可塑性樹脂(A)と前記熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとを、前記熱可塑性樹脂(A)と前記カーボンナノチューブが押出機内で均一に混合するように行うことを特徴とする。
熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとは、比重や凝集性が異なるため、従来の様に、これらの成分を同時に同じホッパーから押出機に供給すると、分級してしまうことが分かった。本実施形態では、熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとが、押出機内で均一に混合する様に調整して押出機に両成分を供給することにより、上記課題を解決したものである。この結果、押出機内で、熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブが十分に混合した状態で溶融混練される。結果として、カーボンナノチューブが熱可塑性樹脂中に均一に分散した樹脂組成物が得られ、電磁波吸収率の高い樹脂組成物となる。
【0010】
以下、
図1に従って、本実施形態の樹脂組成物の製造方法を説明する。本実施形態が、
図1に限定されるものでは無いことは言うまでもない。
図1は、樹脂組成物の製造方法の一例の概略を示すイメージ図である。
図1において、1は熱可塑性樹脂(A)を、2はマスターバッチ化されたカーボンナノチューブを、3は押出機を、4は供給口を、41は供給口のうち、熱可塑性樹脂(A)を供給する供給口を、42は供給口のうち、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブを供給する供給口を、7はサイドホッパーを、8は冷却器を、9はペレタイザーを、10はペレットをそれぞれ示している。また、
図1においては、樹脂組成物がペレットである態様を示しているが、樹脂組成物を溶融混練した後、そのまま成形する場合などは、ペレットの形態を経ない場合もあろう。ペレットのサイズとしては、例えば、長さ1.0~5.0mmであり、ペレット径1.0~5.0mmである。
【0011】
本実施形態においては、熱可塑性樹脂(A)1と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ2とを、それぞれ、押出機3に供給し、溶融混練することを含む。前記供給は、押出機3の最初の溶融ゾーンよりも上流で、熱可塑性樹脂(A)1と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ2とを、熱可塑性樹脂(A)とカーボンナノチューブが押出機内で均一に混合するように行う。
【0012】
ここで、押出機3の最初の溶融ゾーンよりも上流でとは、押出機の混練部よりも上流であることをいう。この点は、
図2を用いて説明する。
図2は、押出機の概略図を示したものであるが、3は押出機を、4は供給口を、5は第一混練部を、6は第二混練部を、7はサイドホッパーを、それぞれ示している。なお、
図1と
図2の符号は共通である。原料は、それぞれ異なる供給口41・42(図示せず)を経て押出機3の供給口4に投入され、第一混練部5、第二混練部6の順に移動する。一部の原料、例えば、分散剤(ガラス繊維等)はサイドホッパー7から投入され、第二混練部6で他の成分と溶融混練される。従って、押出機3の最初の溶融ゾーンよりも上流とは、
図2においては、第一混練部5よりも上流であることを意味する。このように溶融ゾーンよりも前の段階で、熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブとが混合に均一した状態にしておくことにより、溶融混練時にカーボンナノチューブが樹脂組成物内でより均一に分散され、電磁波吸収率が高い樹脂組成物が得られる。
さらに、本実施形態の製造方法においては、樹脂組成物を連続的に製造する場合、前半期に得られる樹脂組成物、中盤期に得られる樹脂組成物、および、後半期に得られる樹脂組成物について、電磁波吸収率、電磁波反射率、電磁波透過率、および、MVRが概ね均一した樹脂組成物が得られやすい傾向にある。そのため、得られる成形品の電磁波特性および成形時の流動性が統一したものとなる傾向にあり好ましい。
【0013】
また、本実施形態では、熱可塑性樹脂(A)とカーボンナノチューブが押出機内で均一に混合するように、熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブを供給する。従来は、ガラス繊維等以外の成分は、メインホッパーかから一括して投入していた。しかしながら、本発明者が検討を行ったところ、熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブを一括投入すると、比重の違いなどから、押出機内へ両者が均一に供給できず、押出機内で均一に混合しないことが分った。そして、驚くべきことに、この押出機内で均一に混合しないことが得られる樹脂組成物の電磁波吸収率および成形時の流動性に大きく影響することが分かった。
【0014】
熱可塑性樹脂(A)とカーボンナノチューブを押出機内で均一に混合させる方法としては、熱可塑性樹脂(A)の押出機への供給、および、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブの押出機への供給を、それぞれ、押出機の異なる供給口からメインホッパーに対して行うことが好ましい。
この点について、
図1を参照しつつ説明する。すなわち、
図1においては、熱可塑性樹脂(A)1を符号41で示す供給口から、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ2を符号42で示す供給口から供給し、供給量を調整しながら、押出機に供給される。このように、異なる供給口41・42から押出機に供給することにより、熱可塑性樹脂(A)1と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ2の供給量を適切に調整でき、両者が分級せずに、均一に混合した状態で、押出機へ供給でき、押出機内で熱可塑性樹脂(A)とカーボンナノチューブを均一に混合させることができる。
また、樹脂組成物に、後述する他の成分を配合する場合、熱可塑性樹脂(A)と共に供給することが挙げられる。このとき、他の成分は、熱可塑性樹脂(A)でマスターバッチ化したものであってもよい。また、熱可塑性樹脂(A)と、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブを供給し、溶融混練した後、サイドホッパー(
図1および
図2の7)から他の成分を供給してもよい。特に、分散剤(好ましくはガラス繊維)を配合する場合は、サイドホッパー7から供給することが好ましい。具体的には、
図2に示すように、熱可塑性樹脂(A)1と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ2を供給し、第一混練部5で溶融混練した後、サイドホッパー7からガラス繊維を供給し、さらに、第二混練部6で溶融混練することが好ましい。このような構成とすることにより、カーボンナノチューブの分散性により優れ、電磁波吸収率のより高い樹脂組成物が得られる。
【0015】
なお、
図1では、供給口41・42から熱可塑性樹脂(A)1と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ2を供給しているが、熱可塑性樹脂(A)と熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブの一方(通常は、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化されたカーボンナノチューブ)を、押出機の途中でフィードしてもよい。押出機の途中にフィードする場合であっても、押出機の最初の溶融ゾーンよりも上流で、すなわち、
図2の第一混練部5よりも上流で供給することが必要である。
また、
図1では溶融混練部は、2つであるが、3つ以上あってもよいし、1つであってもよい。通常は、押出機における溶融混練部の数は2~5個である。
【0016】
上記混練部を通過した後の樹脂組成物は、
図1に示す通り、冷却器8を経由し、ペレタイザー9にてストランド状にした後、カットされて、ペレット10として得られることが好ましい。
【0017】
溶融混練の方法としては、単軸または二軸押出機型混練機のいずれも好ましく用いられる。中でも二軸押出機を使用することが好ましい。
二軸押出機における、スクリューの長さL(mm)と同スクリューの直径D(mm)の比であるL/Dは、10<(L/D)<100の関係を満足することが好ましく、15<(L/D)<70を満足することがより好ましい。上記範囲とすることにより、カーボンナノチューブの分散性がより向上する傾向にある。
【0018】
溶融混練の条件としては、温度はバレル温度で好ましくは120~340℃、より好ましくは160~310℃である。
溶融混練時のスクリュー回転数は、50~1,000rpmであることが好ましく、100~800rpmがより好ましい。
また、吐出量は5~2,000kg/hrであることが好ましく、10~1,500kg/hrがより好ましい。
【0019】
次に、本実施形態で用いる熱可塑性樹脂(A)について説明する。
本実施形態で用いる熱可塑性樹脂(A)は、通常、樹脂組成物の主成分となる樹脂であり、熱可塑性樹脂(B)と同一であっても、異なっていてもよい。
熱可塑性樹脂(A)は、ポリエステル樹脂(熱可塑性ポリエステル樹脂);ポリアミド樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状シクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリアセタール樹脂;ポリイミド樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリメタクリレート樹脂;等が好ましく例示され、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリスチレン系樹脂から選択されることがより好ましく、ポリエステル樹脂を含むことがさらに好ましく、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことが一層好ましい。
【0020】
熱可塑性樹脂(A)のブレンド形態の一例は、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリスチレン系樹脂を含むことであり、ポリエステル樹脂100質量部に対し、ポリカーボネート樹脂1~90質量部およびポリスチレン系樹脂1~30質量部を含むことが好ましく、ポリエステル樹脂100質量部に対し、ポリカーボネート樹脂30~70質量部およびポリスチレン系樹脂5~25質量部を含むことがより好ましい。
前記ブレンド形態においては、ポリエステル樹脂は、ポリブチレンテレフタレート樹脂であることが好ましく、スチレン系樹脂は、耐衝撃性ポリスチレン樹脂であることが好ましい。
以下、各熱可塑性樹脂の詳細について述べる。
【0021】
<<ポリエステル樹脂>>
ポリエステル樹脂としては、公知の熱可塑性ポリエステル樹脂を用いることができ、ポリエチレンテレフタレート樹脂およびポリブチレンテレフタレート樹脂が好ましく、少なくともポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことがより好ましい。
本実施形態における樹脂組成物に用いるポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸単位および1,4-ブタンジオール単位がエステル結合した構造を有するポリエステル樹脂であって、ポリブチレンテレフタレート樹脂(ホモポリマー)の他に、テレフタル酸単位および1,4-ブタンジオール単位以外の、他の共重合成分を含むポリブチレンテレフタレート共重合体や、ホモポリマーとポリブチレンテレフタレート共重合体との混合物を含む。
【0022】
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸以外のジカルボン酸単位を1種または2種以上含んでいてもよい。
他のジカルボン酸の具体例としては、イソフタル酸、オルトフタル酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、2,5-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、ビフェニル-2,2’-ジカルボン酸、ビフェニル-3,3’-ジカルボン酸、ビフェニル-4,4’-ジカルボン酸、ビス(4,4’-カルボキシフェニル)メタン、アントラセンジカルボン酸、4,4’-ジフェニルエーテルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸類、1,4-シクロへキサンジカルボン酸、4,4’-ジシクロヘキシルジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸類、および、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸類等が挙げられる。
本実施形態で用いるポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸単位が全ジカルボン酸単位の80モル%以上を占めることが好ましく、90モル%以上を占めることがより好ましい。
【0023】
ジオール単位としては、1,4-ブタンジオールの外に1種または2種以上の他のジオール単位を含んでいてもよい。
他のジオール単位の具体例としては、炭素数2~20の脂肪族または脂環族ジオール類、ビスフェノール誘導体類等が挙げられる。具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,5-ペンタンジオール、1,6-へキサンジオール、ネオペンチルグリコール、デカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノ一ル、4,4’-ジシクロヘキシルヒドロキシメタン、4,4’-ジシクロヘキシルヒドロキシプロパン、ビスフェノールAのエチレンオキシド付加ジオール等が挙げられる。また、上記のような二官能性モノマー以外に、分岐構造を導入するためトリメリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロパン等の三官能性モノマーや分子量調節のため脂肪酸等の単官能性化合物を少量併用することもできる。
本実施形態で用いるポリブチレンテレフタレート樹脂は、1,4-ブタンジオール単位が全ジオール単位の80モル%以上を占めることが好ましく、90モル%以上を占めることがより好ましい。
【0024】
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、上記した通り、テレフタル酸と1,4-ブタンジオールとを重縮合させたポリブチレンテレフタレート単独重合体が好ましい。また、カルボン酸単位として、前記のテレフタル酸以外のジカルボン酸1種以上および/またはジオール単位として、前記1,4-ブタンジオール以外のジオール1種以上を含むポリブチレンテレフタレート共重合体であってもよい。ポリブチレンテレフタレート樹脂が、共重合により変性したポリブチレンテレフタレート樹脂である場合、その具体的な好ましい共重合体としては、ポリアルキレングリコール類、特にはポリテトラメチレングリコールを共重合したポリエステルエーテル樹脂や、ダイマー酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂、イソフタル酸共重合ポリブチレンテレフタレート樹脂が挙げられる。中でも、ポリテトラメチレングリコールを共重合したポリエステルエーテル樹脂を用いることが好ましい。
なお、これらの共重合体は、共重合量が、ポリブチレンテレフタレート樹脂全セグメント中の1モル%以上、50モル%未満のものをいう。中でも、共重合量が、好ましくは2モル%以上50モル%未満、より好ましくは3~40モル%、さらに好ましくは5~20モル%である。このような共重合割合とすることにより、流動性、靱性、耐トラッキング性が向上しやすい傾向にあり、好ましい。
【0025】
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、末端カルボキシル基量は、適宜選択して決定すればよいが、通常、60eq/ton以下であり、50eq/ton以下であることが好ましく、30eq/ton以下であることがさらに好ましい。上記上限値以下とすることにより、耐アルカリ性および耐加水分解性が向上する傾向にある。末端カルボキシル基量の下限値は特に定めるものではないが、ポリブチレンテレフタレート樹脂の製造の生産性を考慮し、通常、10eq/ton以上である。
【0026】
なお、ポリブチレンテレフタレート樹脂の末端カルボキシル基量は、ベンジルアルコール25mLにポリブチレンテレフタレート樹脂0.5gを溶解し、水酸化ナトリウムの0.01モル/Lのベンジルアルコール溶液を用いて滴定により測定する値である。末端カルボキシル基量を調整する方法としては、重合時の原料仕込み比、重合温度、減圧方法などの重合条件を調整する方法や、末端封鎖剤を反応させる方法等、従来公知の任意の方法により行えばよい。
【0027】
ポリブチレンテレフタレート樹脂の固有粘度は、0.5~2.0dL/gであるのが好ましい。成形性および機械的特性の点からして、0.6~1.3dL/gの範囲の固有粘度を有するものがより好ましい。固有粘度を0.5dL/g以上とすることにより、得られる樹脂組成物ないし成形品の機械強度がより向上する傾向にある。また、2.0dL/g以下とすることにより、樹脂組成物の流動性がより向上し、成形性が向上する傾向にある。
なお、ポリブチレンテレフタレート樹脂の固有粘度は、テトラクロロエタンとフェノールとの1:1(質量比)の混合溶媒中、30℃で測定する値である。
【0028】
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分またはこれらのエステル誘導体と、1,4-ブタンジオールを主成分とするジオール成分を、回分式または連続式で溶融重合させて製造することができる。また、溶融重合で低分子量のポリブチレンテレフタレート樹脂を製造した後、さらに窒素気流下または減圧下固相重合させることにより、重合度(または分子量)を所望の値まで高めることもできる。
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸成分と1,4-ブタンジオールを主成分とするジオール成分とを、連続式で溶融重縮合する製造法で得られたものが好ましい。
【0029】
エステル化反応を遂行する際に使用される触媒は、従来から知られているものであってよく、例えば、チタン化合物、錫化合物、マグネシウム化合物、カルシウム化合物等を挙げることができる。これらの中で特に好適なものは、チタン化合物である。エステル化触媒としてのチタン化合物の具体例としては、例えば、テトラメチルチタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタンアルコラート、テトラフェニルチタネート等のチタンフェノラート等を挙げることができる。
【0030】
ポリエステル樹脂としては、上記の他、特開2010-174223号公報の段落番号0013~0016の記載を参酌でき、その内容は本明細書に組み込まれる。
【0031】
<<ポリカーボネート樹脂>>
ポリカーボネート樹脂は、ジヒドロキシ化合物またはこれと少量のポリヒドロキシ化合物を、ホスゲンまたは炭酸ジエステルと反応させることによって得られる、分岐していてもよい単独重合体または共重合体である。ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、従来公知のホスゲン法(界面重合法)や溶融法(エステル交換法)により製造したものを使用することができる。
【0032】
原料のジヒドロキシ化合物としては、芳香族ジヒドロキシ化合物が好ましく、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(=ビスフェノールA)、テトラメチルビスフェノールA、ビス(4-ヒドロキシフェニル)-p-ジイソプロピルベンゼン、ハイドロキノン、レゾルシノール、4,4-ジヒドロキシジフェニル等が挙げられ、好ましくはビスフェノールAが挙げられる。また、上記の芳香族ジヒドロキシ化合物にスルホン酸テトラアルキルホスホニウムが1個以上結合した化合物を使用することもできる。
【0033】
ポリカーボネート樹脂としては、上述した中でも、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンから誘導される芳香族ポリカーボネート樹脂、または、2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンと他の芳香族ジヒドロキシ化合物とから誘導される芳香族ポリカーボネート共重合体が好ましい。また、シロキサン構造を有するポリマーまたはオリゴマーとの共重合体等の、芳香族ポリカーボネート樹脂を主体とする共重合体であってもよい。さらには、上述したポリカーボネート樹脂の2種以上を混合して用いてもよい。
【0034】
ポリカーボネート樹脂の分子量を調節するには、一価の芳香族ヒドロキシ化合物を用いればよく、例えば、m-およびp-メチルフェノール、m-およびp-プロピルフェノール、p-tert-ブチルフェノール、p-長鎖アルキル置換フェノール等が挙げられる。
【0035】
ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、5,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましく、13,000以上であることがさらに好ましい。粘度平均分子量が5,000以上のものを用いることにより、得られる樹脂組成物の機械的強度がより向上する傾向にある。また、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、60,000以下であることが好ましく、40,000以下であることがより好ましく、30,000以下であることがさらに好ましい。60,000以下のものを用いることにより、樹脂組成物の流動性が向上し、成形性が向上する傾向にある。
ポリカーボネート樹脂を2種以上含む場合、混合物が上記範囲を満たすことが好ましい(以下、分子量について、同様に考える。)。
【0036】
なお、本実施形態において、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量(Mv)は、ウベローデ粘度計を用いて、20℃にて、ポリカーボネート樹脂のメチレンクロライド溶液の粘度を測定し固有粘度([η])を求め、次のSchnellの粘度式から算出される値を示す。
[η]=1.23×10-4Mv0.83
【0037】
ポリカーボネート樹脂の製造方法は、特に限定されるものではなく、ホスゲン法(界面重合法)および溶融法(エステル交換法)のいずれの方法で製造したポリカーボネート樹脂も使用することができる。また、溶融法で製造したポリカーボネート樹脂に、末端のOH基量を調整する後処理を施したポリカーボネート樹脂も好ましい。
【0038】
<<ポリアミド樹脂>>
ポリアミド樹脂としては、ラクタムの開環重合、アミノカルボン酸の重縮合、ジアミンと二塩基酸の重縮合により得られる酸アミドを構成単位とする高分子であり、脂肪族ポリアミド樹脂であっても、半芳香族ポリアミド樹脂であってもよい。
具体的には、ポリアミド6、11、12、46、66、610、612、6I、6/66、6T/6I、6/6T、66/6T、66/6T/6I、9T、10T、詳細を後述するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂、ポリトリメチルヘキサメチレンテレフタルアミド、ポリビス(4-アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド、ポリビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタンドデカミド、ポリウンデカメチレンヘキサヒドロテレフタルアミド等が挙げられる。なお、上記「I」はイソフタル酸成分、「T」はテレフタル酸成分を示す。また、ポリアミド樹脂としては、特開2011-132550号公報の段落番号0011~0013の記載を参酌することができ、この内容は本明細書に組み込まれる。
【0039】
本実施形態で用いるポリアミド樹脂は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の50モル%以上がキシリレンジアミンに由来するキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂が好ましい。キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のジアミン由来の構成単位は、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、一層好ましくは90モル%以上、より一層好ましくは95モル%以上がメタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミンの少なくとも1種に由来する。キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂のジカルボン酸由来の構成単位は、好ましくは50モル%以上、より好ましくは70モル%以上、さらに好ましくは80モル%以上、一層好ましくは90モル%以上、より一層好ましくは95モル%以上が、炭素数が4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する。炭素数が4~20のα,ω-直鎖脂肪族二塩基酸は、アジピン酸、セバシン酸、スベリン酸、ドデカン二酸、エイコジオン酸などが好適に使用でき、アジピン酸およびセバシン酸がより好ましい。
【0040】
キシリレンジアミン系ポリアミド樹脂の原料ジアミン成分として用いることができるメタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミン以外のジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、2-メチルペンタンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチル-ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,3-ジアミノシクロヘキサン、1,4-ジアミノシクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノメチル)デカリン、ビス(アミノメチル)トリシクロデカン等の脂環式ジアミン、ビス(4-アミノフェニル)エーテル、パラフェニレンジアミン、ビス(アミノメチル)ナフタレン等の芳香環を有するジアミン等を例示することができ、1種または2種以上を混合して使用できる。
【0041】
上記炭素数4~20のα,ω-直鎖脂肪族ジカルボン酸以外のジカルボン酸成分としては、イソフタル酸、テレフタル酸、オルソフタル酸等のフタル酸化合物、1,2-ナフタレンジカルボン酸、1,3-ナフタレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、1,5-ナフタレンジカルボン酸、1,6-ナフタレンジカルボン酸、1,7-ナフタレンジカルボン酸、1,8-ナフタレンジカルボン酸、2,3-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸といったナフタレンジカルボン酸類の異性体等を例示することができ、1種または2種以上を混合して使用できる。
【0042】
<<ポリスチレン系樹脂>>
ポリスチレン系樹脂としては、スチレン系単量体の単独重合体、スチレン系単量体とスチレン系単量体と共重合可能な単量体との共重合体等が挙げられる。スチレン系単量体とは、例えばスチレン、α-メチルスチレン、クロルスチレン、メチルスチレン、tert-ブチルスチレンが挙げられる。本実施形態におけるスチレン系樹脂は、単量体単位のうち、50モル%以上がスチレン系単量体である。
ポリスチレン系樹脂としては、より具体的には、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル-アクリルゴム-スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル-スチレン-アクリルゴム共重合体(ASA樹脂)、アクリロニトリル-エチレンプロピレン系ゴム-スチレン共重合体(AES樹脂)、スチレン-IPN型ゴム共重合体等の樹脂等が挙げられる。
本実施形態では、スチレン系樹脂が、アクリロニトリル-スチレン共重合体(AS樹脂)、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル-アクリルゴム-スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル-スチレン-アクリルゴム共重合体(ASA樹脂)、アクリロニトリル-エチレンプロピレン系ゴム-スチレン共重合体(AES樹脂)、スチレン-IPN型ゴム共重合体であることが好ましく、耐衝撃性ポリスチレン樹脂(HIPS)であることがより好ましく、ブタジエンゴム含有ポリスチレンであることがさらに好ましい。
【0043】
ポリスチレン系樹脂がゴム成分を含む場合、ポリスチレン系樹脂中のゴム成分の含有量は3~70質量%が好ましく、5~50質量%がより好ましく、7~30質量%がさらに好ましい。ゴム成分の含有量を3質量%以上とすることにより、耐衝撃性が向上する傾向にあり、50質量%以下とすることにより、難燃性が向上する傾向となり好ましい。また、ゴム成分の平均粒子径は、0.05~10μmであることが好ましく、0.1~6μmであることがより好ましく、0.2~3μmであることがさらに好ましい。平均粒子径が0.05μm以上であると耐衝撃性が向上しやすい傾向にあり、10μm以下であると外観が向上する傾向にあり好ましい。
【0044】
ポリスチレン系樹脂の重量平均分子量は、通常、50,000以上であり、好ましくは100,000以上であり、より好ましくは150,000以上であり、また、通常、500,000以下であり、好ましくは400,000以下であり、より好ましくは300,000以下である。また、数平均分子量は、通常、10,000以上であり、好ましくは30,000以上であり、より好ましくは50,000以上であり、また、好ましくは500,000以下であり、より好ましくは300,000以下である。
さらに、ポリスチレン系樹脂の粘度平均分子量は、通常、5,000以上であり、好ましくは10,000以上であり、より好ましくは15,000以上であり、また、通常、50,000以下であり、好ましくは40,000以下であり、より好ましくは30,000以下である。
ポリスチレン系樹脂の粘度平均分子量も、ポリカーボネート樹脂の粘度平均分子量と同様に測定する。
【0045】
ポリスチレン系樹脂の、JIS K7210(温度200℃、荷重5kgf)に準拠して測定されるメルトフローレイト(MFR)は、0.1~30g/10分であることが好ましく、0.5~25g/10分であることがより好ましい。MFRが0.1g/10分以上であると流動性が向上する傾向にあり、30g/10分以下であると耐衝撃性が向上する傾向にある。
【0046】
このようなポリスチレン系樹脂の製造方法としては、乳化重合法、溶液重合法、懸濁重合法あるいは塊状重合法等の公知の方法が挙げられる。
【0047】
<<ポリオレフィン樹脂>>
ポリオレフィン樹脂としては、各種のポリオレフィン樹脂が使用できるが、中でも、エチレンまたはプロピレンの単独重合体、エチレンと、プロピレン、ブテン、ヘキセン、オクテンまたは酢酸ビニルとのエチレン系共重合体等のポリエチレン系樹脂、プロピレンと、ブテン、ヘキセン、またはオクテンとのプロピレン系共重合体等のポリプロピレン系樹脂が好ましく挙げられる。ポリエチレン系樹脂としては、具体的には高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、エチレン-酢酸ビニル共重合体(EVA)等が好ましく挙げられる。ポリプロピレン系樹脂としては、ポリプロピレン、プロピレン-エチレン共重合体等が好ましく挙げられる。
これらの中では、ポリエチレン系樹脂が好ましく、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)がより好ましく、特に低密度ポリエチレン(LDPE)が好ましい。
【0048】
ポリオレフィン樹脂の製造方法や重合触媒に制限はなく、溶液法、バルク法、気相、高圧法等の各種公知の製法、また、ラジカル開始剤やチーグラー触媒、クロム系触媒、メタロセン系触媒等のいずれによるものであってもよい。
【0049】
本実施形態における樹脂組成物における熱可塑性樹脂(A)の含有量は、樹脂組成物中、30質量%以上であることが好ましく、40質量%以上であることがより好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。前記下限値以上とすることにより、射出成形時の流動性がより向上する傾向にある。また、前記熱可塑性樹脂(A)の含有量は、樹脂組成物中、90質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、70質量%以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、得られる成形体の機械的強度がより向上する傾向にある。
本実施形態における樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0050】
次に、本実施形態で用いる熱可塑性樹脂(B)について説明する。
本実施形態で用いる熱可塑性樹脂(B)は、カーボンナノチューブをマスターバッチ化するために用いる熱可塑性樹脂である。
熱可塑性樹脂(B)は、ポリエステル樹脂(熱可塑性ポリエステル樹脂);ポリアミド樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリスチレン系樹脂;ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、環状シクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン樹脂;ポリアセタール樹脂;ポリイミド樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリウレタン樹脂;ポリフェニレンエーテル樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリメタクリレート樹脂;等が好ましく例示され、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂およびポリオレフィン樹脂から選択されることがより好ましく、ポリエステル樹脂を含むことが一層好ましく、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことがさらに一層好ましい。
これらの樹脂の詳細は、上述の熱可塑性樹脂(A)で述べた記載と同様である。
【0051】
本実施形態における樹脂組成物における熱可塑性樹脂(B)の含有量は、樹脂組成物中、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましい。前記下限値以上とすることにより、射出成形時の流動性がより向上する傾向にある。また、前記熱可塑性樹脂(B)の含有量は、樹脂組成物中、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、得られる成形体の機械的強度がより向上する傾向にある。
本実施形態における樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(B)を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合は、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0052】
本実施形態における樹脂組成物における熱可塑性樹脂(A)と(B)の合計含有量は、樹脂組成物中、30質量%以上であることが好ましく、45質量%以上であることがより好ましく、55質量%以上であることがさらに好ましく、60質量%以上であることが一層好ましく、65質量%以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、射出成形時の流動性がより向上する傾向にある。また、前記熱可塑性樹脂の含有量は、樹脂組成物中、96質量%以下であることがより好ましく、用途に応じて、90質量%以下、80質量%以下、70質量%以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、得られる成形体の機械的強度がより向上する傾向にある。
【0053】
また、本実施形態の樹脂組成物における熱可塑性樹脂(A)と(B)の質量比率は、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、熱可塑性樹脂(B)が1質量部以上であることが好ましく、3質量部以上であることがより好ましく、5質量部以上であることがさらに好ましく、10質量部以上であることが一層好ましい。また、熱可塑性樹脂(A)と(B)の質量比率は、熱可塑性樹脂(A)100質量部に対し、熱可塑性樹脂(B)が90質量部以下であることが好ましく、80質量部以下であることがより好ましく、70質量部以下であることがさらに好ましく、60質量部以下であることが一層好ましい。
【0054】
次に、本実施形態で用いるカーボンナノチューブについて説明する。
本実施形態においては、カーボンナノチューブは、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化された状態で、押出機に供給される。
【0055】
本実施形態に用いるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブおよび/または多層カーボンナノチューブであり、少なくとも多層カーボンナノチューブを含むことが好ましい。また、部分的にカーボンナノチューブの構造を有している炭素材料も使用できる。また、カーボンナノチューブは、円筒形状に限らず、1μm以下のピッチでらせんが一周するコイル状形状を有していてもよい。
カーボンナノチューブは、市販品として入手可能であり、例えば、バイエルマテリアルサイエンス社製、ナノシル社製、昭和電工株式会社製、ハイペリオン・キャタリシス・インターナショナル社から入手可能なカーボンナノチューブが挙げられる。なお、カーボンナノチューブという名称の他にグラファイトフィブリル、カーボンフィブリルなどと称されることもある。
カーボンナノチューブの直径(数平均繊維径)としては、0.5~100nmが好ましく、1~30nmがより好ましい。カーボンナノチューブのアスペクト比としては、良好な電磁波吸収性を付与する観点から、5以上が好ましく、50以上がより好ましい。上限は特に定めるものではないが、例えば、500以下である。
【0056】
本実施形態においては、上述の通り、カーボンナノチューブは、熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化して押出機に供給する。例えば、メインの樹脂成分である熱可塑性樹脂(A)がポリブチレンテレフタレート樹脂を含む場合、マスターバッチ化に用いる熱可塑性樹脂(B)は、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含むことが好ましい。熱可塑性樹脂(B)でマスターバッチ化する場合の、マスターバッチ中の熱可塑性樹脂の濃度は、99質量%以下であることが好ましく、95質量%以下であることがより好ましく、また、2質量%以上であることが好ましく、60質量%以上であることがより好ましく、70質量%以上であることがさらに好ましく、80質量%以上であることが一層好ましい。上記上限値以下および下限値以上の範囲とすることにより、カーボンナノチューブのメイン成分の熱可塑性樹脂への分散性がより向上する傾向にある。
【0057】
本実施形態における樹脂組成物中のカーボンナノチューブの含有量は、0.01質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることがさらに好ましく、0.2量%以上であってもよく、さらには0.4質量%以上であってもよい。前記下限値以上とすることにより、得られる成形品について電磁波吸収性が効果的に発揮される。また、本実施形態における樹脂組成物中の含有量は、10.0質量%以下であることが好ましく、8.0質量%以下であることがより好ましく、6.0質量%以下であることがさらに好ましく、4.0質量%以下であることが一層好ましく、3.0質量%以下であることがより一層好ましく、2.0質量%以下であってもよく、さらには1.5質量%以下、特には、1.2質量%以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、樹脂の流動性がより向上する傾向にある。
【0058】
本実施形態における樹脂組成物は、また、カーボンナノチューブを、熱可塑性樹脂(A)と(B)の合計100質量部に対して、0.01質量部以上含むことが好ましく、0.05質量部以上であることがより好ましく、0.1質量部以上であることがさらに好ましく、0.3質量部以上であることが一層好ましく、0.4質量部以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、電磁波吸収性が効果的に発揮される。また、本実施形態における樹脂組成物は、カーボンナノチューブを、熱可塑性樹脂(A)と(B)の合計100質量部に対して、10.0質量部以下含むことが好ましく、8.0質量部以下であることがより好ましく、6.0質量部以下であることがさらに好ましく、4.0質量部以下であることが一層好ましく、3.0質量部以下であることがより一層好ましく、さらには、2.5質量部以下、特には、2.0質量部以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、樹脂の流動性がより向上する傾向にある。
本実施形態における樹脂組成物は、カーボンナノチューブを1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0059】
本実施形態においては、さらに、樹脂組成物に分散剤を配合してもよい。分散剤は、溶融混練の際に、カーボンナノチューブの分散性を高めるものが用いられる。
分散剤の形状は、繊維、フィラー、ビーズ等のいずれであってもよいが、繊維が好ましい。分散剤が繊維である場合、短繊維であってもよいし、長繊維であってもよい。
分散剤の原料は、ガラス、炭素(炭素繊維等)、アルミナ、ボロン、セラミック、金属(スチール等)等の無機物、および、植物(ケナフ(Kenaf)、竹等を含む)、アラミド、ポリオキシメチレン、芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール、超高分子量ポリエチレン等の有機物などが挙げられ、ガラスが好ましい。
【0060】
本実施形態における樹脂組成物は、分散剤として、ガラス繊維を含むことが好ましい。
ガラス繊維は、Aガラス、Cガラス、Eガラス、Rガラス、Dガラス、Mガラス、Sガラスなどのガラス組成から選択され、特に、Eガラス(無アルカリガラス)が好ましい。
ガラス繊維は、長さ方向に直角に切断した断面形状が真円状または多角形状の繊維状の材料をいう。ガラス繊維は、単繊維の数平均繊維径が通常1~25μm、好ましくは5~17μmである。数平均繊維径を1μm以上とすることにより、樹脂組成物の成形加工性がより向上する傾向にある。数平均繊維径を25μm以下とすることにより、得られる成形体の外観が向上し、補強効果も向上する傾向にある。ガラス繊維は、単繊維または単繊維を複数本撚り合わせたものであってもよい。
ガラス繊維の形態は、単繊維や複数本撚り合わせたものを連続的に巻き取ったガラスロービング、長さ1~10mmに切りそろえたチョップドストランド(すなわち、数平均繊維長1~10mmのガラス繊維)、長さ10~500μm程度に粉砕したミルドファイバー(すなわち、数平均繊維長10~500μmのガラス繊維)などのいずれであってもよいが、長さ1~10mmに切りそろえたチョップドストランドが好ましい。ガラス繊維は、形態が異なるものを併用することもできる。
また、ガラス繊維としては、異形断面形状を有するものも好ましい。この異形断面形状とは、繊維の長さ方向に直角な断面の長径/短径比で示される扁平率が、例えば、1.5~10であり、中でも2.5~10、さらには2.5~8、特に2.5~5であることが好ましい。
【0061】
ガラス繊維は、本実施形態における樹脂組成物の特性を大きく損なわない限り、樹脂成分との親和性を向上させるために、例えば、シラン系化合物、エポキシ系化合物、ウレタン系化合物などで表面処理したもの、酸化処理したものであってもよい。
【0062】
本実施形態における樹脂組成物は、分散剤(好ましくはガラス繊維)を含む場合、その含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.1質量部以上であることがより好ましく、1.0質量部以上であることがさらに好ましく、5.0質量部以上であることが一層好ましく、8.0質量部以上であることがより一層好ましい。前記下限値以上とすることにより、得られる成形体の機械的強度がより上昇する傾向にある。また、前記分散剤(好ましくはガラス繊維)の含有量は、熱可塑性樹脂100質量部に対して、100.0質量部以下であることが好ましく、90.0質量部以下であることがより好ましく、50.0質量部以下であってもよく、20.0質量部以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、成形体外観が向上し、かつ、樹脂組成物の流動性がより向上する傾向にある。
【0063】
本実施形態における樹脂組成物が分散剤(好ましくはガラス繊維)を含む場合、その含有量は、樹脂組成物中、5質量%以上であることが好ましく、8質量%以上であることがより好ましく、用途によっては、10質量%以上、20質量%以上、25質量%以上であってもよい。また、前記分散剤(好ましくはガラス繊維)の含有量は、樹脂組成物中、60質量%以下であることがより好ましく、50質量%以下であることがさらに好ましく、さらには40質量%以下、特には35質量%以下であってもよい。前記上限値以下とすることにより、成形体の外観が向上し、かつ、樹脂組成物の溶融時の流動性がより向上する傾向にある。
本実施形態における樹脂組成物は分散剤(好ましくはガラス繊維)を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0064】
また、前記樹脂組成物における、前記カーボンナノチューブと前記分散剤の質量比率が、1:1~200であることが好ましく、1:50~200であることがより好ましい。このような範囲とすることにより、より電磁波吸収性に優れた樹脂組成物が得られる。
【0065】
本実施形態の樹脂組成物は、また、反応性化合物を含んでいてもよい。反応性化合物としては、カルボジイミド化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン基(環)を有する化合物、オキサジン基(環)を有する化合物、カルボン酸を有する化合物、および、アミド基を有する化合物からなる群から選ばれた1種以上であるのが好ましく、特にエポキシ化合物であることが好ましい。
エポキシ化合物としては、単官能エポキシ化合物であっても、多官能エポキシ化合物であってもよいが、多官能エポキシ化合物が好ましい。多官能エポキシ化合物としては、例えばビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、レゾルシン型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、脂環化合物型ジエポキシ化合物、グリシジルエーテル類、エポキシ化ポリブタジエン、さらに具体的には、ビスフェノールA型エポキシ化合物、ビスフェノールF型エポキシ化合物、レゾルシン型エポキシ化合物、ノボラック型エポキシ化合物、ビニルシクロヘキセンジオキシド、ジシクロペンタジエンオキシドなどの脂環化合物型エポキシ化合物をいずれも好ましく用いることができる。
【0066】
上記の他、反応性化合物としては、特開2020-199755号公報の段落0038~0050の記載を参酌でき、これの内容は本明細書に組み込まれる。
【0067】
本実施形態の樹脂組成物が反応性化合物を含む場合、その含有量は、熱可塑性樹脂(A)と(B)の合計100質量部に対して、0.01質量部以上であることが好ましく、0.05質量部以上であることがより好ましい。また、前記反応性化合物の含有量の上限値は、ポリブチレンテレフタレート樹脂とポリエチレンテレフタレート樹脂の合計100質量部に対し、3.0質量部以下であることが好ましく、2.0質量部以下であることがより好ましい。
本実施形態の樹脂組成物は、反応性化合物を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
【0068】
本実施形態における樹脂組成物は、所望の諸物性を著しく損なわない限り、必要に応じて、上記したもの以外に他の成分を含有していてもよい。他成分の例を挙げると、各種樹脂添加剤などが挙げられる。なお、その他の成分は、1種が含有されていてもよく、2種以上が任意の組み合わせおよび比率で含有されていてもよい。
【0069】
各種樹脂添加剤としては、安定剤、離型剤、難燃剤、反応性化合物、顔料、染料、紫外線吸収剤、帯電防止剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、流動性改良剤、可塑剤、分散剤、抗菌剤などが挙げられる。本実施形態における樹脂組成物は、安定剤および離型剤の少なくとも1種を含むことが好ましい。安定剤としては、具体的には、特開2018-070722号公報の段落0046~0057の記載、特開2019-056035号公報の段落0030~0037の記載、国際公開第2017/038949号の段落0066~0078の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。離型剤としては、具体的には、特開2013-007058号公報の段落0115~0120の記載、特開2018-070722号公報の段落0063~0077の記載、特開2019-123809号公報の段落0090~0098の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本実施形態における樹脂組成物は、熱可塑性樹脂(A)および熱可塑性樹脂(B)およびカーボンナノチューブ、ならびに、選択的に配合される他の成分の合計が100質量%となるように調整される。
【0070】
<樹脂組成物の物性>
本実施形態における樹脂組成物は、電磁波の吸収率が高いことが好ましい。
具体的には、本実施形態における樹脂組成物は、2mm厚(好ましくは、100mm×100mm×2mm厚さ)に成形したときの、周波数76.5GHzにおける式(A)に従って求められる吸収率が50~100%であることが好ましい。
式(A)
【数2】
(上記式(A)中、Rはフリースペース法によって測定される反射減衰量を表し、Tはフリースペース法によって測定される透過減衰量を表す。)
【0071】
前記吸収率は、55%以上であることがより好ましく、60%以上であることがさらに好ましく、65%以上であることが一層好ましく、66%以上であることがより一層好ましく、68%以上であることがさらに一層好ましい。上限は、100%が理想であるが、90%以下であっても十分に要求性能を満たすものである。
【0072】
本実施形態における樹脂組成物は、電磁波の反射率が低いことが好ましい。
具体的には、本実施形態における樹脂組成物は、2mm厚(好ましくは、100mm×100mm×2mm厚さ)に成形したときの、周波数76.5GHzにおける式(B)に従って求められる反射率が40%以下であることが好ましい。
式(B)
【数3】
(上記式(B)中、Rは、フリースペース法によって測定される反射減衰量を表す。)
【0073】
前記反射率は、35%以下であることが好ましく、30%以下であることがより好ましく、25%以下であることがさらに好ましい。下限は、0%が理想であるが、1%以上であっても十分に要求性能を満たすものである。
【0074】
本実施形態における樹脂組成物は、透過率が低いことが好ましい。
本実施形態における樹脂組成物は、2mm厚(好ましくは、100mm×100mm×2mm厚さ)に成形したときの、周波数76.5GHzにおける式(C)に従って求められる透過率が35%以下であることが好ましい。
式(C)
【数4】
(上記式(C)中、Tはフリースペース法によって測定される透過減衰量を表す。)
【0075】
前記透過率は、30%以下であることが好ましく、20%以下であることがより好ましく、15%以下であることがさらに好ましく、10%以下であることが一層好ましく、5%以下であることがより一層好ましい。下限は、0%が理想であるが、0.1%以上であっても十分に要求性能を満たすものである。
【0076】
本実施形態における樹脂組成物は、上記式(A)に従って求められる吸収率、上記式(B)に従って求められる反射率、および、上記式(C)に従って求められる透過率が、それぞれ、一連の生産品において均一であることが好ましい。
具体的には、押出機から製造される樹脂組成物の製造開始前半、中盤および後半における樹脂組成物の、上記式(A)に従って求められる吸収率の差が、5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、2%以下であることが一層好ましい。
また、押出機から製造される樹脂組成物の製造開始前半、中盤および後半における樹脂組成物の、上記式(B)に従って求められる反射率の差が、5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、2%以下であることが一層好ましい。
さらに、押出機から製造される樹脂組成物の製造開始前半、中盤および後半における樹脂組成物の、上記式(C)に従って求められる透過率の差が、5%以下であることが好ましく、3%以下であることがより好ましく、2%以下であることが一層好ましい。
製造開始前半、中盤および後半は、後述する実施例の記載に従う。
【0077】
本実施形態における樹脂組成物は、上記式(A)に従って求められる吸収率、上記式(B)に従って求められる反射率、および、上記式(C)に従って求められる透過率のいずれをも満たすことが好ましい。
【0078】
本実施形態における樹脂組成物は、押出機から製造される樹脂組成物の製造開始前半、中盤および後半における、MVRの差が、5cm3/10分以下であることが好ましく、3cm3/10分以下であることがより好ましく、2cm3/10分以下であることが一層好ましい。
【0079】
上記で得られた樹脂組成物は、さらに、用途に応じて成形される。
成形体の製造方法は、特に限定されず、熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物について一般に採用されている成形法を任意に採用できる。その例を挙げると、射出成形法、超高速射出成形法、射出圧縮成形法、二色成形法、ガスアシスト等の中空成形法、断熱金型を使用した成形法、急速加熱金型を使用した成形法、発泡成形(超臨界流体も含む)、インサート成形、IMC(インモールドコーティング成形)成形法、押出成形法、シート成形法、熱成形法、回転成形法、積層成形法、プレス成形法、ブロー成形法等が挙げられ、中でも射出成形が好ましい。
【0080】
本実施形態における樹脂組成物は、電磁波吸収体用(電磁波吸収部材用ともいう)であることが好ましく、少なくとも周波数60~90GHzの電磁波吸収体用であることがより好ましく、少なくとも周波数70~80GHzの電磁波吸収体用であることがさらに好ましい。このような電磁波吸収体は、好ましくは、レーダー用途に用いられる。具体的には、ミリ波レーダー用の筐体、カバー等に用いられる。
前記電磁波吸収体は、ブレーキ自動制御装置、車間距離制御装置、歩行者事故低減ステアリング装置、誤発信抑制制御装置、ペダル踏み間違い時加速抑制装置、接近車両注意喚起装置、車線維持支援装置、被追突防止警報装置、駐車支援装置、車両周辺障害物注意喚起装置などに用いられる車載用ミリ波レーダー;ホーム監視/踏切障害物検知装置、電車内コンテンツ伝送装置、路面電車/鉄道衝突防止装置、滑走路内異物検知装置などに用いられる鉄道・航空用ミリ波レーダー;交差点監視装置、エレベータ監視装置などの交通インフラ向けミリ波レーダー;各種セキュリティ装置向けミリ波レーダー;子供、高齢者見守りシステムなどの医療・介護用ミリ波レーダー;各種情報コンテンツ伝送用ミリ波レーダー;等に好適に利用することができる。
【実施例0081】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り、適宜、変更することができる。従って、本発明の範囲は以下に示す具体例に限定されるものではない。
実施例で用いた測定機器等が廃番等により入手困難な場合、他の同等の性能を有する機器を用いて測定することができる。
【0082】
【0083】
2.実施例1、実施例2、比較例1、比較例2
<組成物の組成>
実施例および比較例で用いた組成は以下の通りである。
【表2】
【0084】
<樹脂組成物ペレット>
樹脂組成物ペレットの製造は以下の通り行った。
比較例1および比較例2では、表2に示す割合で、表1に記載のガラス繊維を除くすべての成分を単一のフィーダを用いて、噛み合い型同方向二軸押出機(日本製鋼所社製「TEX-30α」、スクリュー径32mm、L/D=42)にメイン供給口から供給した。第一混練部のバレル温度を260℃に設定して可塑化した。ガラス繊維は表2に示す割合でサイドフィーダーより供給し、ガラス繊維を添加した後のバレル温度を250℃に設定し、吐出量40kg/h、スクリュー回転数200rpmの条件で溶融混練した。溶融物をノズル数5穴(円形(φ4mm)、長さ1.5cm)の条件でストランドとして押出した。押出したストランドを水槽に導入して冷却し、ペレタイザーに挿入してカットすることで樹脂組成物(ペレット)を得た。
【0085】
実施例1および実施例2では、表2に示す割合で、表1に記載のカーボンナノチューブマスターバッチとガラス繊維を除く成分を、単一のフィーダを用いて、噛み合い型同方向二軸押出機(日本製鋼所社製「TEX-30α」、スクリュー径32mm、L/D=42)にメイン供給口から供給し、さらにメイン供給口にカーボンナノチューブマスターバッチを供給するために設けたフィーダよりカーボンナノチューブマスターを供給した。第一混練部のバレル温度を260℃に設定して可塑化した。ガラス繊維は表2に示す割合でサイドフィーダーより供給し、ガラス繊維を添加した後のバレル温度を250℃に設定し、吐出量40kg/h、スクリュー回転数200rpmの条件で溶融混練した。溶融物をノズル数5穴(円形(φ4mm)、長さ1.5cm)の条件でストランドとして押出した。押出したストランドを水槽に導入して冷却し、ペレタイザーに挿入してカットすることで樹脂組成物(ペレット)を得た。
【0086】
また、押出機の前、中、後における樹脂組成物のMVR、吸収率、反射率、透過率については、以下の通り測定した。
ここで、前とは、全生産時間を100とした場合に対して、生産開始直後の6~35に得られたペレットを意味し、中とは、全生産時間を100とした場合に対して、生産開始直後の35~70に得られたペレットを意味し、後とは、71~100に得られたペレットを意味する。
【0087】
<メルトボリュームレート(MVR)>
250℃、荷重5kgfの条件における樹脂組成物のMVRをISO1133-1に従い測定した。
測定に際し、東洋精機社製メルトインデクサーF-W01を用いた。
MVRの単位は、cm3/10分で示した。
【0088】
<76.5GHzにおける電磁波吸収率、反射率、透過率>
上記で得られたペレットを用い、射出成形機(日精樹脂工業社製「NEX80」)にて、シリンダー設定温度260℃、金型温度80℃で射出成形し、100mm×100mm×2mm厚の試験片を得た。得られた試験片を用いて、周波数76.5GHzにおける、式(A)に従って求められる吸収率、式(B)に従って求められる反射率、および、式(C)に従って求められる透過率を以下の通り測定した。
測定に際し、キーサイト社製のネットワークアナライザ「N5252A」を用いた。
なお、射出成形体のTD(トランスバースディレクション)方向が、電場方向と平行になる向きに試験片を設置して測定した。
式(A)
【数5】
(上記式(A)中、Rはフリースペース法によって測定される反射減衰量を表し、Tはフリースペース法によって測定される透過減衰量を表す。)
【0089】
式(B)
【数6】
(上記式(B)中、Rは、フリースペース法によって測定される反射減衰量を表す。)
【0090】
式(C)
【数7】
(上記式(C)中、Tはフリースペース法によって測定される透過減衰量を表す。)
【0091】
【0092】
上記結果から明らかなとおり、本実施形態の樹脂組成物の製造方法で得られる樹脂組成物は、電磁波吸収率が高く、電磁波反射率および電磁波透過率が低かった。さらに、得られる樹脂組成物は、溶融混練開始前半、中盤、後半のいずれで製造されたかにかかわらず、MVR、ならびに、電磁波吸収率、電磁波反射率および電磁波透過率が均一であった。