JP6325295B2 - インサート成形用樹脂組成物、それを用いた金属樹脂複合成形体、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
前記樹脂組成物は、(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂100質量部と、(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体3〜55質量部と、(C)ポリスチレン系樹脂5〜60質量部と、を含み、
前記(C)ポリスチレン系樹脂の含有量に対する前記(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体の含有量の割合((B)/(C))が、0.3〜5.0である樹脂組成物。
本発明に係る樹脂組成物は、物理的処理及び/又は化学的処理を施されているインサート金属部材上にインサート成形するためのものであり、(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂100質量部と、(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体3〜55質量部と、(C)ポリスチレン系樹脂5〜60質量部と、を含む。以下、この樹脂組成物に含まれる各成分について説明する。
(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂としては、特に限定されず、従来公知のポリアリーレンサルファイド樹脂を使用することができる。(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂が好ましく用いられる。(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体は、特に限定されない。(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
(C)ポリスチレン系樹脂は、特に限定されない。(C)ポリスチレン系樹脂は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明に係る樹脂組成物は、(D)無機充填材を含んでもよい。本発明に係る樹脂組成物に(D)無機充填材を添加すると、得られる樹脂部材の機械的強度が向上しやすい。(D)無機充填材は、特に限定されず、従来公知のものが挙げられる。(D)無機充填材の形状は、特に限定されず、繊維状であっても、球状、粉粒状、板状、鱗片状、不定形状等の非繊維状であってもよいが、繊維状であることが好ましい。(D)無機充填材としては、例えば、ガラス繊維、球状シリカ、ガラスビーズ等が挙げられ、中でも、ガラス繊維が好ましい。(D)無機充填材は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明に係る樹脂組成物は、(E)エポキシ基含有化合物を含んでもよい。本発明に係る樹脂組成物に(E)エポキシ基含有化合物を添加すると、得られる金属樹脂複合成形体において、インサート金属部材と樹脂部材との間の接合強度がより向上しやすい。(E)エポキシ基含有化合物は、上記(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体以外のエポキシ基含有化合物である限り、特に限定されない。(E)エポキシ基含有化合物は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明に係る樹脂組成物は、(F)エポキシ基非含有オレフィン系化合物を含んでもよい。本発明に係る樹脂組成物に(F)エポキシ基非含有オレフィン系化合物を添加すると、樹脂組成物の耐衝撃性が向上しやすく、また、誘電率を低くしやすい点で好ましい。(F)エポキシ基非含有オレフィン系化合物は、エポキシ基非含有オレフィン系重合体であれば、特に限定されない。(F)エポキシ基非含有オレフィン系化合物は、1種単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明に係る樹脂組成物は、(G)酸化チタン、硫化亜鉛、酸化マグネシウム、及び硫酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の白色顔料を含んでもよい。本発明に係る樹脂組成物は、(G)成分を含まなくても白色度が高い(色相L値が80以上である)が、(G)成分を含むことで、色相b値が小さくなり、黄色度が抑えられて、更に白色度が向上する。低誘電特性(低誘電率及び低誘電正接)の観点から、酸化チタン及び硫化亜鉛が好ましく、中でも硫化亜鉛が特に好ましい。
本発明に係る樹脂組成物は、上記成分の他に、本発明の効果を大きく害さない範囲において、所望の物性付与のために、有機充填材、難燃剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光安定剤、着色剤、カーボンブラック、離型剤、可塑剤等の添加剤を含有したものであってもよい。
本発明に係る樹脂組成物の製造方法は、この樹脂組成物中の成分を均一に混合できるものであれば特に限定されず、従来知られる樹脂組成物の製造方法から適宜選択することができる。例えば、1軸又は2軸押出機等の溶融混練装置を用いて、各成分を溶融混練して押出した後、得られた樹脂組成物を粉末、フレーク、ペレット等の所望の形態に加工する方法が挙げられる。
本発明に係る金属樹脂複合成形体は、インサート金属部材と、本発明に係る樹脂組成物からなり、上記インサート金属部材上にインサート成形された樹脂部材と、を備える。上記インサート金属部材の、上記樹脂部材と接する表面の少なくとも一部は、物理的処理及び/又は化学的処理を施されている。本発明に係る金属樹脂複合成形体は、(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体と(C)ポリスチレン系樹脂とを併用し、各成分の含有量を所定の範囲に調整した樹脂組成物を用いたものであるため、インサート金属部材と樹脂部材との間の接合強度が強く、かつ、樹脂部材の耐衝撃性及び低誘電特性(低誘電率及び低誘電正接)に優れ、更に、白色度が高い。
本発明で用いられるインサート金属部材は、樹脂部材と接する表面の少なくとも一部、好ましくは全部が、物理的処理及び/又は化学的処理を施されている。
化学的処理としては、例えば、コロナ放電等の乾式処理、トリアジン処理(特開2000−218935号公報参照)、ケミカルエッチング(特開2001−225352号公報)、陽極酸化処理(特開2010−64496)、ヒドラジン処理等が挙げられる。また、インサート金属部材を構成する金属材料がアルミニウムである場合には、温水処理(特開平8−142110号公報)も挙げられる。温水処理としては、100℃の水への3〜5分間の浸漬が挙げられる。複数の化学的処理を組み合わせて施してもよい。
本発明で用いられる樹脂部材は、ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物から構成され、インサート金属部材上にインサート成形される。
金属樹脂複合成形体の製造方法の具体的な工程は特に限定されず、上記インサート金属部材の、物理的処理及び/又は化学的処理を施された表面の少なくとも一部を介してインサート金属部材と樹脂部材と密着させることで、インサート金属部材と樹脂部材とを一体化させるものであればよい。
下記の原料成分をドライブレンドした後、シリンダー温度320℃の二軸押出機に投入し、溶融混練して、ペレット化した熱可塑性樹脂組成物を得た。各成分の配合量(質量部)は表1〜表3に示した通りである。
・ポリフェニレンサルファイド樹脂
A−1:フォートロンKPS W214A(製品名)、溶融粘度:130Pa・s(剪断速度:1216/秒、温度:310℃)、(株)クレハ製
A−2:フォートロンKPS W205AH(製品名)、溶融粘度:55Pa・s(剪断速度:1216/秒、温度:310℃)、(株)クレハ製
・エポキシ基含有オレフィン系共重合体
B−1:エチレン−グリシジルメタクリレート−アクリル酸メチル共重合体、ボンドファースト7L(製品名)、エポキシ基含有量:3質量%、住友化学(株)製
B−2:エチレン−グリシジルメタクリレート共重合体、ボンドファーストE(製品名)、エポキシ基含有量:12質量%、住友化学(株)製
・ポリスチレン系樹脂
C−1:シンジオタクチックポリスチレン樹脂、ザレック(XAREC)130ZC(製品名)、出光興産(株)製
・無機充填材
D−1:ガラス繊維(チョップドストランド)、CS GL−HF(製品名)、オーウェンスコーニング製造(株)製
D−2:ガラス繊維(チョップドストランド)、T−747(製品名)、日本電気硝子(株)製
・エポキシ基含有化合物
E−1:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(固形)、jER(旧「エピコート」、いずれも登録商標)1004K(製品名)、エポキシ基含有量:4.6質量%、エポキシ当量925、分子量:1650、三菱化学(株)製
・エポキシ基非含有オレフィン系化合物
F−1:エチレン−オクテン共重合体、Engage 8003(製品名)、ダウ・ケミカル日本(株)製
F−2:エチレン−オクテン共重合体、Engage 8440(製品名)、ダウ・ケミカル日本(株)製
・白色顔料
G−1:酸化チタン、TITONE SR−1(製品名)、堺化学工業(株)製
G−2:硫化亜鉛
なお、溶融粘度の測定方法は以下の通りである。
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℃、剪断速度1216/秒での溶融粘度を測定した。
実施例1〜10及び比較例1〜8のいずれかで調製した樹脂組成物について、射出成形にて、シリンダー温度320℃、金型温度150℃でシャルピー衝撃試験片を作製し、ISO179/1eAに定められている評価基準に従い、23℃の条件で評価した。結果を表1〜表3に示す。
実施例1〜10及び比較例1〜8のいずれかで調製した樹脂組成物について、射出成形にて、シリンダー温度320℃、金型温度150℃で、1.8mm×1.8mm×80mmの試験片を成形し、空調室室温(23℃±2℃、50%RH±5%RH)雰囲気下に2時間以上放置後、アジレントテクノロジー(株)製ネットワークアナライザ 8757D、シンセサイズドスイーパー 83650L、及び(株)関東応用電子開発製 2GHz用空洞共振器を用いて、空洞共振摂動法にて2GHzにおける比誘電率(εr)及び誘電正接(tanδ)を測定した。結果を表1〜表3に示す。
インサート金属部材として、銅(C−1100P、厚さ2mm)又はアルミニウム(A5052、厚さ2mm)から構成され、下記の通りにして物理的処理又は化学的処理を施した板状物を用いた。これら板状のインサート金属部材は、図1(a)の斜線で示す部分に接合面を有する。なお、表1〜表3中、「物理」、「化学1」、及び「化学2」は、それぞれ、下記の物理的処理、化学的処理1、及び化学的処理2を指す。
アルミニウム製のインサート金属部材に、市販の液体ホーニング装置を使用して、粒度が#1000(中心粒径:14.5〜18μm)のアルミナ研磨剤を濃度20%、ゲージ圧0.4MPaの条件で吹き付け、粗化処理を行った。
銅製のインサート金属部材の表面を、下記組成のエッチング液A(水溶液)に1分間浸漬して防錆皮膜除去を行い、次に下記組成のエッチング液B(水溶液)に5分間浸漬して金属部品表面をエッチングした。
・エッチング液A(温度20℃)
過酸化水素 26g/L
硫酸 90g/L
・エッチング液B(温度25℃)
過酸化水素 80g/L
硫酸 90g/L
ベンゾトリアゾール 5g/L
塩化ナトリウム 0.2g/L
アルミニウム製のインサート金属部材の表面を、下記組成のアルカリ脱脂液(水溶液)に5分間浸漬して脱脂処理を行い、次に下記組成のエッチング液C(水溶液)に3分間浸漬して金属部品表面をエッチングした。
・アルカリ脱脂液(温度40℃)
AS−165F(荏原ユージライト製) 50ml/L
・エッチング液C(温度40℃)
OF−901(荏原ユージライト製) 12g/L
水酸化マグネシウム 25g/L
物理的処理又は化学的処理を施したインサート金属部材を金型に配置し、このインサート金属部材を実施例1〜10及び比較例1〜8のいずれかで調製した樹脂組成物からなる樹脂部材と一体化する一体化工程を行った。成形条件は以下の通りである。金属樹脂複合成形体の形状は図1に示す通りである。
[成形条件]
成形機:ソディックTR−40VR(縦型射出成形機)
シリンダー温度:320℃
金型温度:150℃
射出速度:70mm/s
保圧力:80MPa×5秒
上記の方法で作製した金属樹脂複合成形体について、インサート金属部材から樹脂部材を剥離した後の破壊形態、及び耐剥離性を評価した。結果を表1〜表3に示す。具体的な評価方法は以下の通りである。
図1に示す形状を有する金属樹脂複合成形体を、図2に示すように、台座(冶具)上に配置し、1mm/分の速度で矢印方向にインサート金属部材から樹脂部材を押し剥がすように冶具を動かした。接合部分であった領域を目視にて観察し、破壊がインサート金属部材と樹脂部材との界面のみで生じたか(界面剥離、×で表示)、少なくとも樹脂部材中で生じたか(凝集破壊、◎で表示)を評価した。
また、接合部分であった領域のインサート金属部材側を目視にて観察し、インサート金属部材上に付着している樹脂部材が占める面積と接合部分であった領域全体の面積との比を求め、以下の基準で評価した。
◎:上記の比が50%以上であり、耐剥離性が非常に良好である。
○:上記の比が20%以上50%未満であり、耐剥離性が良好である。
△:上記の比が0%超え20%未満であり、耐剥離性が不良である。
×:上記の比が0%であり、耐剥離性が極めて不良である。
実施例11〜13のいずれかで調製した樹脂組成物について、射出成形にて、シリンダー温度320℃、金型温度150℃で、厚み4mmtのダンベル試験片を作製し、日本電色工業(株)製色差計を用いて、JIS Z 8722に規定される0°−d方式により測色し、その結果に基づき、JIS Z 8730に規定されるハンター色差式によって色相L(明度)、色相b(黄色度)、及び色相a(赤色度)を求めた。結果を表4に示す。
Claims (13)
- 物理的処理及び/又は化学的処理を施されているインサート金属部材上にインサート成形するための樹脂組成物であって、
前記樹脂組成物は、(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂100質量部と、(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体3〜55質量部と、(C)ポリスチレン系樹脂5〜60質量部と、(D)無機充填材5〜80質量部と、を含み、
前記(C)ポリスチレン系樹脂の含有量に対する前記(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体の含有量の割合((B)/(C))が、0.3〜5.0である樹脂組成物。 - 前記(C)ポリスチレン系樹脂が、シンジオタクチックポリスチレン樹脂である請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記(D)無機充填材が、ガラス繊維である請求項1又は2に記載の樹脂組成物。
- 前記(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体が、α−オレフィン由来の構成単位とα,β−不飽和酸のグリシジルエステル由来の構成単位とを含むオレフィン系共重合体である請求項1から3のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体が、更に(メタ)アクリル酸エステル由来の構成単位を含むオレフィン系共重合体である請求項1から4のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記(B)エポキシ基含有オレフィン系共重合体中のエポキシ基含有量が全組成物中0.05〜0.20質量%である請求項1から5のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 更に、(A)ポリアリーレンサルファイド樹脂100質量部に対し、(E)エポキシ基含有化合物0.01〜10質量部、及び(F)エポキシ基非含有オレフィン系化合物0.01〜25質量部の少なくとも1種を含む請求項1から6のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 前記(E)エポキシ基含有化合物が、エポキシ樹脂である請求項7に記載の樹脂組成物。
- 前記(E)エポキシ基含有化合物が、ビスフェノール型エポキシ樹脂である請求項7又は8に記載の樹脂組成物。
- 前記(E)エポキシ基含有化合物中のエポキシ基含有量が全組成物中0.2質量%以下である請求項7から9のいずれかに記載の樹脂組成物。
- 更に、(G)酸化チタン、硫化亜鉛、酸化マグネシウム、及び硫酸バリウムからなる群より選ばれる少なくとも1種の白色顔料を含む請求項1から10のいずれかに記載の樹脂組成物。
- インサート金属部材と、請求項1から11のいずれかに記載の樹脂組成物からなり、前記インサート金属部材上にインサート成形された樹脂部材と、を備え、前記インサート金属部材の、前記樹脂部材と接する表面の少なくとも一部は、物理的処理及び/又は化学的処理を施されている金属樹脂複合成形体。
- 表面の少なくとも一部が物理的処理及び/又は化学的処理を施されたインサート金属部材を射出成形用金型内に配置し、請求項1から11のいずれかに記載の樹脂組成物を溶融状態で前記射出成形用金型内に射出して、前記インサート金属部材を樹脂部材と一体化する一体化工程を有する、金属樹脂複合成形体の製造方法。
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