JP2020189898A - ミリ波レーダー部材用熱可塑性樹脂組成物、成形体並びに樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、以下のミリ波レーダー部材用熱可塑性樹脂組成物、それからなる成形体および熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。
[2](E)ガラス繊維の収束剤または表面処理剤が、ノボラック型エポキシである上記[1]に記載の熱可塑性樹脂組成物。
[3]上記[1]または[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形体。
[4]成形体の比誘電率が3.50以下である上記[3]に記載の成形体。
[5]少なくとも10個以上の成形体における比誘電率の最大値と最小値の差が0.07以下である上記[3]または[4]に記載の成形体。
[6]成形体がミリ波レーダー部材である上記[3]〜[5]のいずれかに記載の成形体。
[7]上記[1]または[2]に記載の熱可塑性樹脂組成物を二軸混練押出機により製造する方法であって、少なくとも前記(A)〜(C)成分は二軸混練押出機の根元に供給し、(E)ガラス繊維はサイドフィードし且つスクリュー混練温度200℃以下の条件で混練されることを特徴とするミリ波レーダー部材用熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法によれば、比誘電率が低く、得られた成形体の比誘電率のバラツキが小さく、低反り性と外観性に優れ、且つ強度と剛性にも優れるミリ波レーダー部材用熱可塑性樹脂組成物を容易に安定して製造することができる。
なお、本明細書において、「〜」を用いてその前後を数値又は物性値等で挟んで範囲を示す場合、その前後の値を含む範囲を意味する。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(A)ポリブチレンテレフタレート樹脂を含有する。
ポリブチレンテレフタレート樹脂は、テレフタル酸単位及び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、テレフタル酸単位及び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、ホモポリマーと当該共重合体との混合物を含む。
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%、特に好ましくは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。
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。
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。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、(B)ゴム強化ポリスチレン系樹脂を含有する。
ゴム強化ポリスチレン系樹脂は、ゴム質重合体をポリスチレン中に混合したものである。混合方法としては、(1)両者を機械的にブレンドする方法、(2)ゴム質重合体の存在下にスチレン系単量体などをグラフト共重合させる、いわゆるグラフト共重合方法、(3)上記(2)のグラフト共重合体に別方法によって製造した一般用ポリスチレンを混合する、いわゆるグラフト−ブレンド方法、などが挙げられる。ポリスチレンとゴム質重合体との相溶性、親和性の観点からは、(2)の方法によって得られたグラフト共重合体あるいは、(3)の方法によって得られたグラフト−ブレンド物が好適である。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は(C)スチレン−無水マレイン酸共重合体を含有する。
スチレン−無水マレイン酸共重合体は、スチレン単量体と無水マレイン酸単量体の共重合体であり、製造方法として乳化重合法、溶液重合法、懸濁重合法、ラジカル重合などの既知の重合方法が可能である。
ここで、重量平均分子量Mwは、溶媒としてテトラヒドロフランを用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の質量平均分子量である。
また、スチレン−無水マレイン酸共重合体のガラス転移温度Tgは、100〜165℃の範囲にあることが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は(D)エポキシ化合物を含有する。
エポキシ化合物としては、1分子中に1個以上のエポキシ基を有するものであればよく、通常はアルコール、フェノール類又はカルボン酸等とエピクロロヒドリンとの反応物であるグリシジル化合物や、オレフィン性二重結合をエポキシ化した化合物を用いればよい。
エポキシ化合物としては、例えば、ノボラック型エポキシ化合物、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、脂環式エポキシ化合物、グリシジルエーテル類、グリシジルエステル類、エポキシ化ブタジエン重合体、レゾルシン型エポキシ化合物等が挙げられる。
ビスフェノールA型エポキシ化合物としては、ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル等が挙げられ、ビスフェノールF型エポキシ化合物としては、ビスフェノールF−ジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールF−ジグリシジルエーテル等が挙げられる。
レゾルシン型エポキシ化合物としてはレゾルシンジグリシジルエーテル等が例示できる。
また、重量平均分子量が8000を超えるものは、ポリブチレンテレフタレート樹脂との相溶性が低下し、成形体の機械的強度が低下する傾向にある。重量平均分子量は、より好ましくは7000以下であり、さらに好ましくは6000以下である。
本発明のポリカーボネート樹脂組成物は、(E)ガラス繊維を含有する。
ガラス繊維としては、通常熱可塑性ポリエステル樹脂に使用されているものであれば、Aガラス、Eガラス、ジルコニア成分含有の耐アルカリガラス組成のもの等が使用できるが、樹脂組成物の熱安定性を向上させる目的から無アルカリガラス(Eガラス)が好ましい。
また、チョツプドストランド、ロービングガラス、熱可塑性樹脂とガラス繊維のマスターバッチ等の配合時のガラス繊維の形態を問わず、公知のいかなるガラス繊維も使用可能であるが、通常はこれらの繊維を多数本集束したものを、所定の長さに切断したチョップドストランドガラス繊維(チョップドガラス繊維)として用いることが好ましい。
また、例えば、ノボラック型等のエポキシ樹脂、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂等のエポキシ系化合物、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン系化合物、ビニルトリクロロシラン、メチルビニルジクロロシラン等のクロロシラン系化合物、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランなどのアルコキシシラン系化合物、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メトキシシラン等のエポキシシラン系化合物、アクリル系化合物、イソシアネート系化合物、チタネート系化合物などが挙げられる。
集束剤または表面処理剤としては、上記の中でも、ノボラック型のエポキシ樹脂、ビスフェノールA型のエポキシ樹脂が好ましく、中でもノボラック型エポキシ樹脂が特に好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上記したガラス繊維以外に、板状、粒状又は無定形の他の無機充填材を含有することも好ましい。板状無機充填材は、異方性及びソリを低減させる機能を発揮するものであり、タルク、ガラスフレーク、マイカ、雲母、カオリン、金属箔等が挙げられる。板状無機充填材の中で好ましいのは、ガラスフレークである。
粒状又は無定形の他の無機充填材としては、セラミックビーズ、クレー、ゼオライト、硫酸バリウム、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、硫化亜鉛等が挙げられる。
他の無機充填材としては、特にタルク、酸化チタン、硫化亜鉛が好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、安定剤を含有することが、熱安定性改良や、機械的強度、透明性や色相の悪化を防止する効果を有するという点で好ましい。安定剤としては、リン系安定剤、イオウ系安定剤およびフェノール系安定剤が好ましい。
(R1O)3−nP(=O)OHn
(式中、R1は、アルキル基またはアリール基であり、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。nは0〜2の整数を示す。)
で表される化合物である。より好ましくは、R1が炭素原子数8〜30の長鎖アルキルアシッドホスフェート化合物が挙げられる。炭素原子数8〜30のアルキル基の具体例としては、オクチル基、2−エチルヘキシル基、イソオクチル基、ノニル基、イソノニル基、デシル基、イソデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ヘキサデシル基、オクタデシル基、エイコシル基、トリアコンチル基等が挙げられる。
R2O−P(OR3)(OR4)
(式中、R2、R3及びR4は、それぞれ水素原子、炭素原子数1〜30のアルキル基または炭素原子数6〜30のアリール基であり、R2、R3及びR4のうちの少なくとも1つは炭素原子数6〜30のアリール基である。)
で表される化合物が挙げられる。
R5−P(OR6)(OR7)
(式中、R5、R6及びR7は、それぞれ水素原子、炭素原子数1〜30のアルキル基又は炭素原子数6〜30のアリール基であり、R5、R6及びR7のうちの少なくとも1つは炭素原子数6〜30のアリール基である。)
で表される化合物が挙げられる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、離型剤を含有することが好ましい。離型剤としては、ポリエステル樹脂に通常使用される既知の離型剤が利用可能であるが、中でも、耐アルカリ性が良好な点で、ポリオレフィン系化合物、脂肪酸エステル系化合物が好ましい。
アルコールとしては、飽和又は不飽和の1価又は多価アルコールを挙げることができる。これらのアルコールは、フッ素原子、アリール基などの置換基を有していてもよい。これらの中では、炭素数30以下の1価又は多価の飽和アルコールが好ましく、炭素数30以下の脂肪族飽和1価アルコール又は多価アルコールが更に好ましい。ここで脂肪族とは、脂環式化合物も含有する。
かかるアルコールの具体例としては、オクタノール、デカノール、ドデカノール、ステアリルアルコール、ベヘニルアルコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトール、2,2−ジヒドロキシペルフルオロプロパノール、ネオペンチレングリコール、ジトリメチロールプロパン、ジペンタエリスリトール等が挙げられる。
なお、上記のエステル化合物は、不純物として脂肪族カルボン酸及び/又はアルコールを含有していてもよく、複数の化合物の混合物であってもよい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、カーボンブラックを含有することが好ましい。
カーボンブラックは、その種類、原料種、製造方法に制限はなく、ファーネスブラック、チャンネルブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のいずれをも使用することができる。その数平均粒径には特に制限はないが、5〜60nm程度であることが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、上記した(A)ポリブチレンテレフタレート樹脂、(B)ゴム強化ポリスチレン系樹脂、及び(C)スチレン−無水マレイン酸共重合体以外の他の熱可塑性樹脂を、本発明の効果を損わない範囲で含有することができる。その他の熱可塑性樹脂としては、具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリエーテルサルホン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリオレフィン樹脂等が挙げられる。
ただし、その他の樹脂を含有する場合の含有量は、(A)ポリブチレンテレフタレート樹脂100質量部に対し、20質量部以下とすることが好ましく、10質量部以下がより好ましく、さらには5質量部以下、特には3質量部以下とすることが好ましい。
本発明の熱可塑性樹脂組成物は、前記した(A)〜(E)成分、及び必要に応じて用いられる他の成分を押出機に供給し、溶融混練して混練物を押し出すことで製造する。混練物を押し出して、ペレット状の樹脂組成物とすることが好ましい。
すなわち、押出機として二軸混練押出機を使用し、少なくとも(A)ポリブチレンテレフタレート樹脂、(B)ゴム強化ポリスチレン系樹脂、(C)スチレン−無水マレイン酸共重合体は二軸混練押出機の根元(メインフィード口)に供給し、(E)ガラス繊維はサイドフィードし且つスクリュー混練温度200℃以下の条件で混練して製造する方法である。
そして(A)〜(C)の樹脂成分は押出機の根元にあるメインフィード口から供給し、(E)ガラス繊維は、押出機のサイドフィード口から供給する。(D)エポキシ化合物はメインフィード口から供給してもよく、ガラス繊維を供給するサイドフィード口、あるいはこれとは別に設けたサイドフィード口から供給してもよい。
メインフィード口から供給された樹脂成分は第一の混練部で可塑化され、可塑化された樹脂成分には(E)ガラス繊維がスクリュー混練されるが、このスクリュー混練の際の温度は200℃以下という、通常適用される条件よりも低い温度とする。ガラス繊維をスクリュー混練する際の温度を200℃以下とすることにより、融点(あるいはTg)が低い(B)成分及び(C)成分の溶融粘度を通常より高く維持して、ガラス繊維を開繊するためのせん断力を上げることができ、ガラス繊維の開繊が十分となり樹脂組成物中に均質に分散させることができる。ガラス繊維の開繊が不十分で結集したままの未開繊物は比誘電率が高く、それが残って均一な分散ができていない状態では成形体における比誘電率のバラツキが大きくなり、また成形体の剛性も不十分となりやすく、ミリ波レーダー部材として要求性能を安定して達成できないことになる。
得られた熱可塑性樹脂組成物を用いて成形体を製造する方法は、特に限定されず、熱可塑性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る。中でも、生産性と、得られる成形体の表面性が良好となるなど、本発明の効果が顕著であることから、射出成形法が好ましい。
また、本発明の熱可塑性樹脂組成物はこれを成形した成形体の比誘電率のバラツキが少なく、少なくとも10個以上の成形体における比誘電率の最大値と最小値の差が、好ましくは0.07以下、特に好ましくは0.05以下である。
本発明では、(A)ポリブチレンテレフタレート樹脂、(B)ゴム強化ポリスチレン系樹脂、(C)スチレン−無水マレイン酸共重合体、(D)エポキシ化合物、及び、(E)ガラス繊維を含有する樹脂組成物から得られた成形体であって、当該成形体の70〜90GHzにおける比誘電率は3.50以下が好ましく、特に3.45以下が好ましい。また、上記成形体の70〜90GHzにおける誘電正接は0.013以下が好ましく、特に0.012以下が好ましい。
以下の実施例及び比較例において、使用した成分は、以下の表1の通りである。
上記表1に示した各成分のうち、ガラス繊維を除いた各成分を、後記表2に示す割合(全て質量部)にて、タンブラーミキサーで均一に混合した後、二軸混練押出機(日本製鋼所社製「TEX30α」、L/D=42)のメインフィード口から供給し、第一混練部のバレル温度を270℃に設定して可塑化し、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、ガラス繊維添加以降のバレル温度を270℃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、混練物を押し出し、水槽にて急冷し、ペレタイザーを用いてペレット化し、熱可塑性樹脂組成物のペレットを得た。実施例2を除き上記条件で混練し、スクリュー混練温度は278℃となった。
実施例2に於いてはガラス繊維添加以降のバレル温度を180℃に設定し、その他は実施例1と同様の条件で混練し、混練温度は186℃となった。
上記で得られたペレットを120℃で5時間乾燥させた後、日本製鋼所社製射出成形機(型締め力85T)を用いて、シリンダー温度250℃、金型温度80℃の条件で、ISO多目的試験片(4mm厚)を射出成形した。
ISO527に準拠して、上記ISO多目的試験片(4mm厚)を用いて、引張破断強度(単位:MPa)及び引張弾性率(単位:MPa)を測定した。
得られたペレットを、熱風乾燥機を使用して120℃で5時間乾燥した後、射出成形機(日精樹脂工業社製「NEX80」)にて、シリンダー温度250℃、金型温度80℃の条件でISO多目的試験片(4mm厚)を射出成形した。
ISO多目的試験片を用い、ISO527に準拠し、引張速度5mm/分の条件で、引張強度(処理前)を測定した(単位:MPa)。
また、ISO多目的試験片を、プレッシャークッカー(PCT)試験機(平山製作所社製)を用いて、温度121℃、相対湿度100%、圧力2atmの条件で、100時間処理し、同様に引張強度を測定し、処理前に対する処理後の強度保持率(単位:%)を算出し、耐加水分解性を評価した。
射出成形機(日精樹脂工業社製「NEX80−9E」)にて、シリンダー温度260℃、金型温度80℃の条件で、直径100mm、厚み1.6mmの円板をサイドゲート金型により成形し、円板の反り量(単位:mm)を求めた。
以下の基準により、低反り性の評価判定を行った。
○:反り量が1mm未満
△:反り量が1mm以上3mm未満
×:反り量が3mm以上
日精樹脂工業社製射出成形機「NEX80−9E」を使用し、シリンダー温度250℃、金型温度80℃にて、縦100mm×横100mm×厚み3mmの平板を成形し、表面外観を目視で観察し、下記の通り、振り分けた。
○:良好
△:少し悪い
×:著しく悪い
上述の方法で得られたペレットを、120℃で5時間乾燥させた後、日精樹脂工業社製射出成形機「NEX80−9E」を使用し、シリンダー温度250℃、金型温度80℃にて、縦100mm×横100mm×厚みが約2mmの平板状成形体を10枚得た。
このようにして得られた成形体を、Φ80mm径の試料台に設置し、Virginia Diodes社製WR10−VNAX型ミリ波モジュールと、KEYSIGHT社製N5227A型ネットワークアナライザー、及びキーコム社製誘電体レンズ付き透過減衰測定治具を備えたキーコム社製DPS10型ミリ波・マイクロ波測定装置システムを用いて、フリースペース周波数変化法にて、25℃、測定周波数70〜90GHzの測定条件で、透過減衰量と位相変化量を測定した。また、シンワ社製デジタルマイクロメーターにて成形体の正確な厚みを測定し、上述の透過減衰量と位相変化量、及び厚み測定結果をもとに、比誘電率及び誘電正接を求めた。
成形体10枚についての比誘電率から、その最大値と最小値の差を求めた。
上記の結果から、以下の1〜3の基準で総合評価の判定を行った。
1:引張強度が120MPa以上、耐加水分解性60%以上、円板反り、外観が○評価であり、比誘電率が3.40以下、かつ比誘電率の最大値と最小値の差が0.07以下である
2:引張強度が120MPa以上、耐加水分解性50〜60%、円板反り、外観が△以上の評価であり、比誘電率が3.40以下であり、且つ10枚測定した比誘電率の最大値と最小値の差が0.05以下である。
3:引張強度が120MPa以上、耐加水分解性50%以上60%未満、円板反り、外観が△以上、比誘電率が3.40以下の何れかが該当しない場合。
以上の結果を、以下の表2に示す。
Claims (7)
- (A)ポリブチレンテレフタレート樹脂100質量部に対し、(B)ゴム強化ポリスチレン系樹脂15〜65質量部、(C)スチレン−無水マレイン酸共重合体10〜60質量部、(D)エポキシ化合物0.1〜3質量部、(E)ガラス繊維30〜150質量部を含有することを特徴とするミリ波レーダー部材用熱可塑性樹脂組成物。
- (E)ガラス繊維の収束剤または表面処理剤が、ノボラック型エポキシである請求項1に記載の熱可塑性樹脂組成物。
- 請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物を成形してなる成形体。
- 成形体の比誘電率が3.50以下である請求項3に記載の成形体。
- 少なくとも10個以上の成形体における比誘電率の最大値と最小値の差が0.07以下である請求項3または4に記載の成形体。
- 成形体がミリ波レーダー部材である請求項3〜5のいずれかに記載の成形体。
- 請求項1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物を二軸混練押出機により製造する方法であって、少なくとも前記(A)〜(C)成分は二軸混練押出機の根元に供給し、(E)ガラス繊維はサイドフィードし且つスクリュー混練温度200℃以下の条件で混練されることを特徴とするミリ波レーダー部材用熱可塑性樹脂組成物の製造方法。
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