JP7506818B1 - 無機粉末充填樹脂組成物、溶着用成形品、および樹脂成形品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】上記課題を解決する無機粉末充填樹脂組成物は、プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体を含む熱可塑性樹脂と、無機粉末と、炭素数が15以上20以下の脂肪酸亜鉛と、炭素数が15以上20以下の脂肪酸と、パラフィンオイルと、を含む。前記熱可塑性樹脂および前記無機粉末の含有質量比は50:50~10:90であり、前記脂肪酸亜鉛の含有量は、0.1質量%以上0.9質量%以下であり、前記脂肪酸の含有量は、0.2質量%以上1.8質量%以下である。前記脂肪酸亜鉛の含有量と前記脂肪酸の含有量との質量比が10:30~10:15であり、かつ前記パラフィンオイルの量が0.5質量%以上3.5質量%以下である。
【選択図】なし
Description
[1]プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体を含む熱可塑性樹脂と、無機粉末と、炭素数が15以上20以下の脂肪酸亜鉛と、炭素数が15以上20以下の脂肪酸と、パラフィンオイルと、を含み、前記熱可塑性樹脂および前記無機粉末の含有質量比が50:50~10:90であり、前記脂肪酸亜鉛の含有量が、0.1質量%以上0.9質量%以下であり、前記脂肪酸の含有量が、0.2質量%以上1.8質量%以下であり、前記脂肪酸亜鉛および前記脂肪酸の含有質量比が10:30~10:15であり、かつ前記パラフィンオイルの含有量が0.5質量%以上3.5質量%以下である、無機粉末充填樹脂組成物。
[2]ポリエチレン系ワックスを0.1質量%以上0.9質量%以下さらに含む、[1]に記載の無機粉末充填樹脂組成物。
[3]前記脂肪酸亜鉛がステアリン酸亜鉛であり、前記脂肪酸がステアリン酸である、[1]または[2]に記載の無機粉末充填樹脂組成物。
[4]前記無機粉末が、炭酸カルシウム粉末である、[1]~[3]のいずれかに記載の無機粉末充填樹脂組成物。
[5]前記炭酸カルシウム粉末が、重質炭酸カルシウム粉末である、[4]に記載の無機粉末充填樹脂組成物。
[6]前記重質炭酸カルシウム粉末の平均粒子径が、0.7μm以上6.0μm以下である[5]に記載の無機粉末充填樹脂組成物。
[7]上記[1]~[6]のいずれかに記載の無機粉末充填樹脂組成物の成形品であり、溶着法により他の部品と溶着するための溶着用領域を有する、溶着用成形品。
[8]前記溶着用領域が、超音波溶着法、振動溶着法、スピン溶着法、射出溶着法、マイクロ波溶着法、熱板溶着法、および熱風溶着法からなる群から選ばれるいずれかの溶着法により他の部品と溶着するための領域である、[7]に記載の溶着用成形品。
[9]前記[7]または[8]に記載の溶着用成形品と、前記溶着用成形品の前記溶着用領域に接合された他の部品と、を含む、樹脂成形品。
本実施形態の無機粉末充填樹脂組成物(以下、単に「樹脂組成物」とも称する)は、プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体を含む熱可塑性樹脂と、無機粉末と、炭素数が15以上20以下の脂肪酸亜鉛と、炭素数が15以上20以下の脂肪酸と、パラフィンオイルと、を含む。また、当該樹脂組成物では、熱可塑性樹脂および前記無機粉末の含有質量比が50:50~10:90であり、脂肪酸亜鉛の含有量が、0.1質量%以上0.9質量%以下であり、脂肪酸の含有量が、0.2質量%以上1.8質量%以下である。また、脂肪酸亜鉛および脂肪酸の含有質量比が10:30~10:15であり、パラフィンオイルの含有量が0.5質量%以上3.5質量%以下である。
本実施形態の熱可塑性樹脂は、プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体を主成分として含んでいればよく、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲で、プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体以外の樹脂を一部に含んでいてもよい。なお、本明細書において、プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体を「主成分」として含むとは、熱可塑性樹脂中のプロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体の量が、熱可塑性樹脂の総量に対して80質量%以上であることをいう。熱可塑性樹脂中のプロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体の量は、好ましくは90質量%以上であり、より好ましくは95質量%以上である。
無機粉末は、無機物質からなる粉末であればよく、樹脂組成物の用途に応じてその種類は選択される。当該無機物質の例には、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、チタン、鉄、亜鉛等の炭酸塩、硫酸塩、珪酸塩、リン酸塩、ホウ酸塩、酸化物、もしくはこれらの水和物が含まれる。無機物質の具体例には、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、シリカ、アルミナ、クレー(例えばタルクやカオリン等)、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、珪砂、カーボンブラック、ゼオライト、モリブデン、珪藻土、セリサイト、シラス、亜硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、チタン酸カリウム、ベントナイト、ウォラストナイト、ドロマイト、黒鉛等が含まれる。これらは合成のものであっても天然鉱物由来のものであってもよい。無機粉末は、これらを一種のみ、または二種以上含んでいてもよい。
樹脂組成物が含む脂肪酸亜鉛は、炭素数が15以上20以下の脂肪酸と亜鉛とからなる塩である。当該脂肪酸亜鉛を構成する脂肪酸は、一価の脂肪酸であってもよく、多価脂肪酸であってもよいが、一価の脂肪酸であることが好ましい。また、当該脂肪酸は飽和脂肪酸であってもよく、不飽和脂肪酸であってもよいが、熱可塑性樹脂や無機粉末と相互作用しやすいとの観点で飽和脂肪酸が好ましい。
樹脂組成物が含む脂肪酸は、炭素数が15以上20以下の脂肪酸である。当該脂肪酸は、一価の脂肪酸であってもよく、多価脂肪酸であってもよいが、一価の脂肪酸であることが好ましい。また、当該脂肪酸は飽和脂肪酸であってもよく、不飽和脂肪酸であってもよいが、熱可塑性樹脂や無機粉末と相互作用しやすいとの観点で飽和脂肪酸が好ましい。また、当該脂肪酸の炭素数は、上記脂肪酸亜鉛を構成する脂肪酸の炭素数との差が小さいこと好ましく、その差は2以下が好ましく、より好ましくは0である。
パラフィンオイルは、23℃で液体状のパラフィンオイルであれば特に制限されず、公知のパラフィンオイルを用いることができる。パラフィンオイルは、例えば直鎖状または分岐鎖状の炭素数が14以上30以下の炭化水素であるが、一部に環状炭化水素(ナフテン)や芳香族炭化水素を含んでいてもよい。
本実施形態の樹脂組成物は、ポリエチレン系ワックスをさらに含んでいてもよい。ポリエチレン系ワックスは、ポリエチレンを主成分とするワックスであればよく、ポリエチレンを50質量%超含むワックスであればよいが、ポリエチレンを80質量%以上含むことが好ましく、90質量%以上含むことがより好ましい。
樹脂組成物は、本実施形態の目的および効果を損なわない範囲で、上記以外の成分をさらに含んでいてもよい。上記以外の成分の例には、可塑剤、色材、酸化防止剤、難燃剤、発泡剤、流動調整剤等が含まれる。
本発明の樹脂組成物の形状は特に制限されず、粒子状やペレット状、塊状等、任意の形状とすることができる。樹脂組成物がペレット状である場合、ペレットの形状は特に限定されず、円柱状、球形、楕円球状等のいずれの形状であってもよい。また、そのサイズも特に制限されず、形状に応じて適宜選択される。例えば、球形のペレットの場合、直径1~10mmとしてもよい。楕円球状のペレットの場合、長径を1~10mm程度とし、アスペクト比を0.1~1.0程度とすることができる。円柱状のペレットの場合は、直径を1~10mm程度とし、高さを1~10mm程度とすることができる。
上記樹脂組成物の製造方法は特に制限されない。上述の熱可塑性樹脂、無機粉末、脂肪酸亜鉛、脂肪酸、パラフィンオイル、および必要に応じてポリエチレン系ワックスやその他の成分を十分に混合可能であればよく、例えば溶融混錬によって調製可能である。このとき、全ての成分を混合してから溶融混錬してもよく、一部の成分のみを先に溶融混錬し、残りの成分を後から混錬してもよい。溶融混錬を行うための装置は特に制限されず、一般的な押出機、ニーダー、バンバリーミキサー等を用いることができる、特に均一な組成の樹脂組成物を得るという観点では、二軸混練機で混練することが好ましい。
本実施形態は、上述の樹脂組成物の成形品であって、溶着法により他の部品と溶着するための溶着用領域を有する溶着用成形品を提供する。
各実施例および比較例には、以下の成分を使用した。
・プロピレン系共重合体(プロピレン系ターポリマー、ロッテケミカル社製、SFC-851、プロピレン含量85~95質量%、ブチレンおよびエチレン含量5~15質量%)
・重炭酸カルシウム粉末(竹原化学社製、サンライトSL-1500、平均粒子径2.0μm)
・ステアリン酸亜鉛(日油社製、ジンクステアレートG)
・ステアリン酸(花王社製、ルナックS-70V)
・パラフィンオイル(H&R社製、PIONIER1535)
・ポリエチレン系ワックス(三井化学社製、HIWAX210P)
・フェノール系酸化防止剤(ADEKA社製、アデカスタブAO-60)
・リン系酸化防止剤(ADEKA社製、アデカスタブ2112)
・ステアリン酸マグネシウム
プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体、重炭酸カルシウム粉末、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸、パラフィンオイル、ポリエチレン系ワックス、およびフェノール酸系酸化防止剤、およびリン酸系酸化防止剤を後述の表1に示す組成比で、それぞれ二軸混練押出機(東洋精機製作所社製、Tダイ押出成形装置(φ20mm、L/D=25))に投入し、200℃で溶融混練し、樹脂組成物のペレットを得た。得られたペレットを用いて、押出成形法によって板状のサンプル(幅20mm、長さ100mm、厚さ2mm)を作製した。
表1に示す組成に変更した以外は、実施例1と同様に板状のサンプルを作製した。
2枚のサンプルを超音波溶着したときの接合強度、および各サンプルの破断伸びを以下の方法により測定した。
各実施例、比較例、または参考例で作製した板状のサンプルを2枚ずつ準備し、これらを十字に重ねあわせて配置した。重なり部分の10mm×10mmの領域に、超音波溶着装置(株式会社カイジョー社製PLUS-20S)にて、下記の条件にて圧力をかけながら超音波を1m秒照射し、2枚のサンプルの溶着を行った。同様に、溶着時間を200m秒、または600m秒に変更して、2枚のサンプルの溶着を行った。
(溶着条件)
周波数:20kHz
圧力:150N
溶着時間:1~600m秒
保持時間:500m秒
上記表1に示すように、ステアリン酸亜鉛の含有量が、0.1質量%以上0.9質量%以下であり、ステアリン酸の含有量が、0.2質量%以上1.8質量%以下であり、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸の含有質量比が10:30~10:15であり、かつパラフィンオイルの量が0.5質量%以上3.5質量%以下である場合(実施例1~7)には、いずれも超音波溶着後の接合強度が高かった。また特に、これらの実施例では、単にポリプロピレンどうしを溶着させる場合(参考例)より、短い時間でサンプルどうしの接合強度を高めることができた。さらに、当該樹脂組成物から得られるサンプル(成形品)は、破断伸びが優れることから、上述の樹脂組成物によれば、強度が高い成形品が得られるといえる。
実施例1~3、および比較例4と同様に、樹脂組成物のペレットを得た。得られたペレットを用いて、押出成形法によって図1Aに示す平面視形状(厚さ10mm)の第1サンプル11を作製した。
以下の方法により、上記第1サンプルに射出溶着によって第2サンプル(樹脂部品)12を接合したときの接合強度を測定した。
上記第1サンプル11を、疲労試験片作製用金型内に配置した。そして、第1サンプル11の作製に用いたペレットとそれぞれ同一のペレットを用い、第1サンプル11と同様の形状の第2サンプル12を射出成型により形成した。これにより、図1Bに示すように、第1サンプル11および第2サンプル12が、溶着用領域13で接合した測定用サンプルが得られた。
当該測定用サンプルを、引張り速度5mm/秒、スパン間隔50mmで第1サンプル11および第2サンプル12を引き離す方向に引っ張り、溶着用領域13で測定用サンプルが破断する強度(接合強度)を求めた。結果を表2に示す。
上記表2に示すように、ステアリン酸亜鉛の含有量が、0.1質量%以上0.9質量%以下であり、ステアリン酸の含有量が、0.2質量%以上1.8質量%以下であり、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸の含有質量比が10:30~10:15であり、かつパラフィンオイルの量が0.5質量%以上3.5質量%以下である場合(実施例8~10)には、射出溶着後の接合強度が高かった。一方、ステアリン酸亜鉛およびステアリン酸の代わりに、ステアリン酸マグネシウムを用いた場合には、接合強度が低かった(比較例5)。
12 第2サンプル
13 溶着用領域
Claims (8)
- プロピレン・α-オレフィン系ランダム共重合体を含む熱可塑性樹脂と、
無機粉末と、
炭素数が15以上20以下の脂肪酸亜鉛と、
炭素数が15以上20以下の脂肪酸と、
パラフィンオイルと、
を含み、
前記熱可塑性樹脂および前記無機粉末の含有質量比が50:50~10:90であり、
前記脂肪酸亜鉛の含有量が、0.1質量%以上0.9質量%以下であり、
前記脂肪酸の含有量が、0.2質量%以上1.8質量%以下であり、
前記脂肪酸亜鉛および前記脂肪酸の含有質量比が10:30~10:15であり、かつ
前記パラフィンオイルの含有量が0.5質量%以上3.5質量%以下であり、
前記無機粉末が、表面改質されていない炭酸カルシウム粉末である、
無機粉末充填樹脂組成物。 - ポリエチレン系ワックスを0.1質量%以上0.9質量%以下さらに含む、
請求項1に記載の無機粉末充填樹脂組成物。 - 前記脂肪酸亜鉛がステアリン酸亜鉛であり、
前記脂肪酸がステアリン酸である、
請求項1に記載の無機粉末充填樹脂組成物。 - 前記炭酸カルシウム粉末が、重質炭酸カルシウム粉末である、
請求項1に記載の無機粉末充填樹脂組成物。 - 前記重質炭酸カルシウム粉末の平均粒子径が、0.7μm以上6.0μm以下である、
請求項4に記載の無機粉末充填樹脂組成物。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載の無機粉末充填樹脂組成物の成形品であり、
溶着法により他の部品と溶着するための溶着用領域を有する、
溶着用成形品。 - 前記溶着用領域が、超音波溶着法、振動溶着法、スピン溶着法、射出溶着法、マイクロ波溶着法、熱板溶着法、および熱風溶着法からなる群から選ばれるいずれかの溶着法により他の部品と溶着するための領域である、
請求項6に記載の溶着用成形品。 - 請求項6に記載の溶着用成形品と、
前記溶着用成形品の前記溶着用領域に接合された他の部品と、
を含む、樹脂成形品。
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