专利名称：Pet纤维增强的聚乳酸树脂的注塑制品及其制造方法
技术领域：
本发明涉及PET纤维增强的聚乳酸树脂的注塑制品及其制造方法。
背景技术：
近来，从有助于防止全球变暖并建立良好的物质循环型社会的角度来看，已尝试 将由来自于生物来源(比如植物)的生物质树脂(例如，聚乳酸树脂)制成的组成部件用 于各种产品。 实际上，这样的部件具有机械强度不足的严重问题。之前已提出一些措施以弥补 该缺陷。 举例来说，已提出使用包含聚乳酸且其中混入石油基树脂的组合物的组成部件。 通过将石油基树脂混入聚乳酸中，原理上，组成部件的强度更加改进，因为树脂的混合比增 大。 JP 2004-7198 A提出纤维增强的聚乳酸树脂聚合物，其含有聚乳酸、玻璃纤维、和 平均粒径为0. 1到3ym的滑石，相对于所述纤维增强的聚乳酸树脂的总量，玻璃纤维的比 例为5到60重量％，滑石的比例为5到25重量％。作为专利文献1的文献描述了根据所 提出的组成提供了新的纤维增强的聚乳酸树脂组合物，所提供的所述聚乳酸树脂组合物的 成型(例如注塑成型)得到耐热并具有良好的机械强度(比如高抗冲击性)的可生物降解 的塑料的成型制品。 JP 2003-407799 A提出洋麻纤维增强的树脂组合物，其是含有洋麻纤维的可生物 降解的树脂组合物(优选聚乳酸)，洋麻纤维含量为10到50重量％。 JP 2003-407799 A 描述了通过所提出的洋麻纤维增强的树脂组合物的成型获得的成型体不仅机械强度改进， 而且耐热性大大增强。
发明内容
本发明要解决的技术问题 与单独使用聚乳酸树脂的情形相比，使用上述JP 2004-7198 A和JP2003407799 A
的组合物的确在一定程度上改进了成型制品的强度。 然而，由这样的组合物组成的组成部件(成型制品)难以用作较大产品(比如复 印机和打印机)的组成部件。原因如下与便携式电话等相比，诸如复印机的产品因其较大 尺寸和重的重量而需要更高的强度，而用上述专利文献中描述的组合物获得的组成部件不 可能具有像较大产品的组成部件应具有的那样的强度。 在上述使用包含其中混有石油基树脂的聚乳酸的组合物的组成部件中，较大产品 的组成部件应具有的强度可通过增大石油基树脂的混合比而获得。为此，需要将石油基树 脂的混合比增大至约70% (8卩，将聚乳酸含量减小至不超过约30%)，这使得不能有助于防 止全球变暖和建立良好的物质循环型社会。
本发明旨在解决上述问题。
3
换言之，本发明的目的在于提供能制造聚乳酸树脂的注塑制品的制造方法，所述 注塑制品由树脂组合物组成，该树脂组合物含有比例为50重量％或更多的聚乳酸树脂等 乳酸组分，所述注塑制品的强度高于常规，并可用作重量较重的较大产品(比如复印机和 打印机)的组成部件。本发明的另一目的在于提供由这样的制造方法获得的成型制品。提 供包括这样的成型制品作为其组成部件的电子系统也是本发明的目的。
解决问题的手段 为了解决上述问题，本发明的发明人经过了勤奋的研究。最后发现，通过在指定范 围内的温度下，对含有聚乳酸树脂和PET纤维并在不高于指定温度的温度下混合的树脂组 合物进行注塑成型，获得成型制品，其中在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙(间隙) 为PET纤维的截面积的50 %或更低，且所述制品内的PET纤维不劣化，而这样的成型制品解 决了上述问题，从而完成了本发明。
本发明提供下列(1)到(9)。 (1)制造注塑制品的方法，其包括在19(TC到23(TC的注塑成型温度下，对用于注 塑成型的树脂组合物进行注塑成型，以获得高强度的成型制品，所述树脂组合物含有聚乳 酸树脂和PET纤维，乳酸组分的含量为50重量％或更多，并在23(TC或更低的混合温度下混 合，其中在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙为PET纤维的截面积的50%或更低，且 所述制品内的PET纤维不劣化。 (2)根据上述(1)的制造注塑制品的方法，其中所述用于注塑成型的树脂组合物 中所述PET纤维的含量比例为10到30重量％ 。 (3)根据上述(1)或(2)的制造注塑制品的方法，其中所述PET纤维的截面直径D 为1到20 ii m，所述PET纤维的长度L (ii m)和直径D的比值(L/D)为100到1， 000。
(4)通过根据上述(1)到(3)任一项的制造注塑制品的方法获得的高强度成型制 品，其中在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙为PET纤维的截面积的50%或更低，且 所述制品内的PET纤维不劣化。 (5)根据上述(4)的高强度成型制品，其平均厚度X为1.5mm或更大，重量Y为 0. 15kg或更大。 (6)根据上述(4)或(5)的高强度成型制品，其满足下式(I):
式(I) :Y/X = 0. 03 3. 3。 (7)包含根据上述(4)到(6)任一项的高强度成型制品作为其主要组成部件的壳 体。
(8)包括根据上述(7)的壳体且重量为10kg或更大的电子系统。
(9)根据上述(8)的电子系统，其为复印机、打印机、影印设备、印刷机、医疗仪器、
或用于生命科学的仪器。 发明效果 根据本发明，可提供能制造聚乳酸树脂的注塑制品的方法，所述注塑制品由树脂 组合物组成，该树脂组合物含有聚乳酸树脂和PET纤维，乳酸组分的含量为50重量％或更 多，所述注塑制品的强度高于常规，并可用作重量较重的较大产品(比如复印机和打印机) 的组成部件。本发明也可提供通过这样的制造方法获得的成型制品，和包括这样的成型制 品作为其组成部件的电子系统。
图l包括图1(a)和l(b)，均为本发明的成型制品截面的10，000倍显微照片，图
1(a)显示空隙率(a)为2%的截面，图1(b)显示空隙率(a)为45%的截面。 图2是实施例4的注塑制品的SEM照片。 图3是实施例5的注塑制品的SEM照片。 图4是比较实施例4的注塑制品的SEM照片。 最佳实施方式 下面详细描述本发明。 根据本发明的制造注塑制品的方法包括在19(TC到23(TC的注塑成型温度下对用于注塑成型的树脂组合物进行注塑成型，以获得高强度的成型制品，所述树脂组合物含有聚乳酸树脂和PET (聚乙烯对苯二甲酸酯)纤维，乳酸组分的含量为50重量％或更多，并在23(TC或更低的混合温度下混合，其中在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙为PET纤维的截面积的50%或更低，且所述制品内的PET纤维不劣化。 上述混合温度定义为用于注塑成型的树脂组合物在混合期间具有的最大温度。
类似地，注塑成型温度定义为用于注塑成型的树脂组合物在注塑成型期间具有的最大温度。 上述制造注塑制品的方法在下面也称为"本发明的制造方法"。 通过本发明的制造方法获得的高强度成型制品在下面也称为"本发明的成型制
PI "
PR o 在下面描述中，在本发明的成型制品的截面中，与相关纤维相接触的一个PET纤维周围的空隙的截面积，与该PET纤维的截面积的比值也称为所述PET纤维的"空隙率a"。
在本发明的成型制品的一个截面中的30个PET纤维的空隙率a的算术平均值也称为制品的截面的"空隙率b"。 —个制品的任何三个截面的空隙率b的算术平均值也称为所述制品的"空隙率
C，，o 本发明的成型制品的空隙率c为50%或更低。 应当说明，此处使用的不带另外字母的术语"空隙率"综合表示空隙率a、 b和c。
空隙率的具体测量将在后面说明。 在本发明的制造方法中，在19(TC到23(TC的注塑成型温度下注塑成型具有指定的组成并在指定温度下混合的用于注塑成型的树脂组合物。这得到例如具有如图l所示的截面的成型制品(本发明的成型制品)。图1的显微照片显示本发明的成型制品的典型截面。图1(a)显示空隙率a为2X的截面，图1(b)显示空隙率a为45X的截面。
在本发明的成型制品中，在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙为PET纤维的截面积的50%或更低，(S卩，空隙率c为50%或更低)，且制品内的PET纤维不劣化。
本发明的发明人通过勤奋研究发现，在上述用于注塑成型的树脂组合物的注塑成型中，23(TC或更低的混合温度和注塑成型温度各自使得能够制造不仅PET纤维劣化得到抑制，而且空隙率a减小的成型制品，从而得到空隙率c为50%或更低的成型制品。相反，证明在超过23(TC的温度下，PET纤维显著收縮，因此在它们的表面上容易产生微裂纹。裂
5纹的产生将降低PET纤维的强度，并最终降低成型制品的机械强度。 本发明的发明人也发现，19(TC或更高的注塑成型温度赋予用于注塑成型的树脂组合物必要的流动性，以使组合物更均匀，并由此在注塑成型期间抑制在成型制品内形成空隙。也发现用于注塑成型的树脂组合物的流动性差会在聚乳酸树脂和PET纤维之间的边界造成空隙。 在本发明的制造方法中，在19(TC到23(TC的窄范围内的温度下注塑成型具有上
述指定的组成并在上述指定温度下混合的树脂组合物。所述方法可以制造机械强度特别优
异的成型制品，即，具有较大电子系统(比如复印机和打印机)的主要组成部件应该具有的
高强度。对于组成和混合温度不同于本发明的制造方法，或注塑成型温度不同于本发明的
制造方法的用于注塑成型的组合物，不能制造如上所述的高强度成型制品。 根据发明人的看法，如果混合温度和注塑成型温度高于指定温度，则成型制品的
机械强度降低，因为空隙率a增大且成型制品内的空隙扩大，此外，PET纤维因显著的收縮
而劣化导致其表面产生裂纹，且由于裂纹而引起断裂的PET纤维变得浮在形成的空隙中。
如果注塑成型温度低于指定温度，则获得的成型制品的机械强度也降低，因为用于注塑成
型的树脂组合物变得不均匀，甚至在组合物中产生空隙。 在下面描述中，关于成型制品使用的术语"高强度"、"强度高"和相似术语指较大电子系统(比如复印机和打印机)的主要组成部件应该具有的高强度。更具体地，当进行JIS K-7110规定的Izod冲击试验时，通过本发明的制造方法获得的高强度成型制品(即，本发明的成型制品)的Izod冲击强度为8或更大。 如前所述，本发明的成型制品是其中所述制品内的PET纤维不劣化的高强度成型制品。在这点上，术语"不劣化"不表示纤维完全不劣化。所述术语实际上表示，与注塑成型的注塑成型温度没有在本发明的制造方法的注塑成型温度落入的19(TC到23(TC的范围内的情形相比，纤维"不劣化那么严重"。 下面说明将用于本发明的制造方法的用于注塑成型的树脂组合物。 用于注塑成型的树脂组合物含有聚乳酸树脂和PET纤维。这样的组合物的乳酸组
分含量A(下面也简称为"含量A")为50重量％或更多。换言之，聚乳酸树脂中的乳酸组分
和用于注塑成型的树脂组合物的总重量的比值(百分比)为50重量％或更大。例如，如果
所述聚乳酸树脂是后面提到的乳酸共聚物树脂，且乳酸单元包含80重量％的乳酸共聚物，
乳酸共聚物树脂的重量的0. 8倍和用于注塑成型的树脂组合物的总重量的比值(百分比)
为50重量％或更多。如果所述聚乳酸树脂是乳酸均聚物树脂，乳酸均聚物树脂的重量和用
于注塑成型的树脂组合物的总重量的比值(百分比)为50重量％或更多。 所述乳酸单元(作为乳酸组分)是由下式表示的部分。在下式中，n表示共聚物
树脂中重复单元的数量。[化学式1]
<formula>formula see original document page 6</formula> 用于本发明的制造方法的用于注塑成型的树脂组合物能有助于防止全球变暖和建立良好的物质循环型社会，因为其含量A为50重量％或更多。含量A优选不小于60重 量％ ，更优选不小于70重量％ ，进一步优选不小于80重量％ 。含量A可通过如后面描述的 适当地改变混合温度和注塑成型温度而增加。 在本发明的制造方法中，聚乳酸树脂包含聚合物，该聚合物含有乳酸组分作为其 结构单元的至少一部分，其实例为乳酸均聚物树脂、乳酸共聚物树脂、和含有这样的乳酸树 脂的混合树脂。 另外，乳酸组分的种类没有特别限制，可以是L-乳酸、D-乳酸、DL-乳酸、或它们的 混合物，或者乳酸的环状二聚物，即L-丙交酯卬-丙交酯、内消旋丙交酯、或它们的混合物。
制备聚乳酸树脂的技术也没有特别限制。树脂可通过常规技术合成。例如，乳酸均 聚物树脂可通过L-乳酸、D-乳酸、DL-乳酸、或它们的混合物的直接脱氢縮合获得，或通过 L-丙交酯、D-丙交酯、内消旋丙交酯、或它们的混合物的开环聚合获得。乳酸共聚物树脂可 通过乳酸单体或丙交酯与其他可以和所述单体共聚的组分的共聚获得。其他可共聚组分的 实例为分子内具有两个或更多个形成酯键的官能团的二元羧酸、多元醇、羟基羧酸和内酯， 以及包含上述多种组分的各种聚酯、聚醚和聚碳酸酯。 聚乳酸树脂的重均分子量也没有特别限制，但可以是50， 000到500， 000，优选为 100， 000到250， 000。 50， 000或更大的重均分子量是有利的，因为它赋予本发明的成型制品 更高的强度。另一方面，500， 000或更小的重均分子量是有利的，因为它使得用于注塑成型 的树脂组合物易于均匀，这可能增大本发明的成型制品的强度。 除上述聚乳酸树脂外，本发明的制造方法采用的用于注塑成型的树脂组合物含有 PET纤维。 PET纤维的形状、长度等没有特别限制，只要它们是含有聚乙烯对苯二甲酸酯作为
其主要组分的普通纤维。也可使用通过PET瓶(PET bottle)等的回收获得的PET纤维。优
选使用回收纤维，因为更有助于防止全球变暖和建立良好的物质循环型社会。 PET纤维的截面形状没有特别限制，但可以是圆形的。圆形截面是优选的，因为它
降低PET纤维的生产成本，并提高纤维在用于注塑成型的树脂组合物中的分散性。也可使
用特殊形状的截面，比如星形截面、多边形截面、形状不规则的截面和具有缺口的截面、或
以所述特殊形状的复合作为截面。优选这样的截面，因为它们增大用于注塑成型的树脂组
合物中与聚乳酸树脂接触的面积，从而改进纤维和树脂之间的附着，这可能增大本发明的
成型制品的强度。 PET纤维的长度(下面也称为"长度L")和纤维截面的直径(下面也称为"直径 D")也没有特别限制。长度L优选为100到20， 000 ii m，更优选为1， 000到10， 000 y m。直 径D优选为1到20 i！ m，更优选为5到15 y m。同时优选较小的直径D，因为本发明的成型制 品往往因此具有较高的机械强度，直径太小可能使注塑成型困难，或造成用于注塑成型的 树脂组合物难以变均匀。另外，在这样的直径下，成本通常增大。因此，优选地，直径D落入 上述范围内。"直径D"指通过垂直于其纵向切割PET纤维获得的截面的直径。如果PET纤维具 有圆形以外的截面，则指面积和所述截面相等的圆形的直径(Heywood直径)。
作为长度L和直径D的比值(L/D)的长宽比优选为100到1， 000，更优选为200到 700，进一步优选为300到500。
本发明的发明人发现了长宽比和MD收縮之间的相关性。具体地，发现过高的长宽 比增大MD收縮，从而易于在PET纤维的表面引起裂纹，导致通过注塑成型获得的本发明的 成型制品的机械强度降低。裂纹在PET纤维表面通过热收縮产生，是因纤维自身的内应力 造成的现象。 也发现如果长宽比过低，机械强度降低。 最后，发明人发现如果长宽比落入上面指定的范围，则本发明的成型制品具有较 高的机械强度。 优选地，用表面处理剂处理PET纤维的表面。PET纤维和聚乳酸树脂的亲合力通过 表面处理改进，使得不太可能在PET纤维周围形成空隙，空隙率a降低。可使用的表面处理 剂的实例包括间苯二酸酯。 用于注塑成型的树脂组合物中的PET纤维的含量B (下面也简称为"含量B"，并表 示为"重量百分比")没有特别限制，但可以是余量，以纤维作为用于注塑成型的树脂组合物 除聚乳酸树脂之外的唯一组分(含量A和含量B的总和为100重量％)。含量B优选为10 到30重量％，更优选为15到25重量％，因为本发明的成型制品将具有较高的强度。
优选地，上述含有聚乳酸树脂和PET纤维的用于注塑成型的树脂组合物还含有增 塑齐U。增塑剂含量没有限制，但优选为1到30重量％，更优选为10到20%。增塑剂的加入 使混合温度和注塑成型温度降低，从而获得的成型制品具有较高的强度。换言之，增塑剂的 加入使得，即使在比不加入增塑剂的情形更低的混合和注塑成型温度下，也可使树脂组合 物足够均匀，从而PET纤维上的热负荷减少，使PET纤维劣化较少且成型制品的强度较高。
如果用于注塑成型的树脂组合物的增塑剂含量落入上述优选范围内，本发明的制 造方法中的混合温度和注塑成型温度可比不加入增塑剂的情形降低约10°C。更具体地说 本发明的制造方法中23(TC或更低的混合温度可重新指定为22(TC或更低。类似地，23(TC 或更低的注塑成型温度可重新指定为22(TC或更低。即使在19(TC到20(TC的温度下，含有 增塑剂的树脂组合物可足够均匀，以获得本发明的成型制品。如果不含增塑剂的用于注塑 成型的树脂组合物在19(TC到20(TC的注塑成型温度下注塑成型，注塑成型期间会发生注 入不足(short shot)。获得的成型制品内会产生裂纹。因此，如果用于注塑成型的树脂组 合物不含有增塑剂，优选高于20(TC的注塑成型温度。 用于注塑成型的树脂组合物可含有的增塑剂没有特别限制，其实例包括邻苯二甲
酸酯、磷酸酯、己二酸酯或其他酯基增塑剂，和环氧基增塑剂。 特别希望使用单体磷酸酯。 含有聚乳酸树脂和PET纤维，并优选同时含有增塑剂的用于注塑成型的树脂组合 物可含有一些另外的组分，比如抗氧化剂、耐热稳定剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、抗静电 剂、中和剂、颜料或其他着色剂、分散剂、松香、合成橡胶、无机添加剂、阻燃剂、抗真菌剂、香 料、脱模剂、和抗水解剂。这些另外组分的量优选为总量的20重量％或更少，更优选为10 重量％或更少。 本发明的制造方法采用的用于注塑成型的树脂组合物含有上述聚乳酸树脂和PET 纤维。这样的用于注塑成型的树脂组合物通过在23(TC或更低的温度下混合而制备。
混合温度优选为190°C到230°C ，更优选为2l(TC到220°C 。在此情况下，本发明的 成型制品将具有较高的强度，因为获得较为有利的空隙率，此外，PET纤维因它们的收縮受抑制而难以劣化。如前所述，用于注塑成型的树脂组合物将含有较高比例的聚乳酸树脂。 PET纤维的MD收縮将减少。MD收縮解释为PET纤维沿其纵向的收縮率。特别优选各为225°C 到230°C的混合温度和注塑成型温度，因为在这样的温度可能获得约3到10%的MD收縮和 约1到5%的空隙率。 混合方法没有特别限制。例如，可使用已知的混合器进行混合。典型的已知混合器 包括双螺杆混合器，比如TOSHIBA MACHINE的TEM-26SS型和J即an Steel Works的TEX28V型。 如前所述，混合温度定义为用于注塑成型的树脂组合物在混合期间具有的最大温 度。如果使用双螺杆混合器进行混合，则用于注塑成型的树脂组合物在捏和区和螺杆端区 之间具有的最大温度通常认为是混合温度。 为了用造型机(molding machine)注塑成型，优选将已混合的用于注塑成型的树 脂组合物粒化。 用于注塑成型的树脂组合物的粒化方法没有特别限制。可使用已知的粒化机用于 形成颗粒。典型的已知粒化机包括Kobe Steel制造的SCF-100型。颗粒的尺寸和形状也没有限制。示例性的颗粒为直径为2到3mm，高度为5到10mm
的圆柱形。 根据本发明的制造方法，将通过上述过程获得的用于注塑成型的树脂组合物在 19(TC到23(TC的注塑成型温度下注塑成型。 注塑成型温度优选为21(TC到220°C。在此情况下，本发明的成型制品将具有较高 的强度，因为获得较为有利的空隙率，此外，PET纤维因它们的收縮受抑制而难以劣化。如 前所述，用于注塑成型的树脂组合物将含有较高比例的聚乳酸树脂。PET纤维的MD收縮将 减少。特别优选各为225t:到23(TC的混合温度和注塑成型温度，因为在这样的温度下可获 得约3到10%的MD收縮和约1到5%的空隙率。 注塑成型的方法没有特别限制，但可采用已知的注塑成型方法。在示例性的方法 中，将粒化的用于注塑成型的树脂组合物通过加热熔化，然后通过活塞或螺杆加压以便将 它注入模具，直到模具被组合物充满，通过在模具中硬化或固化树脂组合物而获得成型制
CI 更具体地说，可使用的注塑成型方法包括下述方法在同轴式螺杆系统(in-line screw system)上将用于注塑成型的树脂组合物注塑成型，以获得本发明的成型制品。同轴 式螺杆系统上的注塑成型方法包括用颗粒形式的用于注塑成型的树脂组合物装载料斗的 步骤，在加热料筒中增塑和测量的步骤，从加热料筒注入模具的步骤，在模具中保压和冷却 的步骤，以及模具打开后移出的步骤。 如前所述，注塑成型温度定义为用于注塑成型的树脂组合物在注塑成型期间具有
的最大温度。如果在同轴式螺杆系统上进行注塑成型，则在即将把它注入模具之前，用于注
塑成型的树脂组合物在喷嘴附近具有的温度通常认为是注塑成型温度。 通过上面所述的本发明的制造方法，可制造在制品的截面中，PET纤维周围的空隙
为PET纤维的截面积的50%或更低，且制品内的PET纤维不劣化的高强度成型制品，即本发
明的成型制品。 下面说明本发明的成型制品。
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在本发明的成型制品中，在制品截面中的PET纤维周围的空隙的截面积和PET纤 维的截面积的比值(即空隙率c)为50%或更低。 空隙率c优选为30X或更低，更优选为10%或更低。在此情况下，本发明的成型 制品将具有较高的强度。 不过，空隙率c优选不为OX，更优选为1%或更大。在此情况下，本发明的成型制 品将具有较高的强度。 如前所述，较低的空隙率更为优选。然而，和不存在空隙的情形，即空隙率为0%的 情形相比，通过存在极小的空隙可能改进本发明的成型制品的强度。 关于其原因，尚不明确，本发明的发明人推测PET纤维沿其纵向的强度，和当在成
型制品上施力时，在PET纤维和聚乳酸树脂之间产生的摩擦力起到一些作用。 在本发明的成型制品上，空隙率a测量如下。 本发明的成型制品的空隙率a指通过下述方法确定的比值。 先切割用本发明的方法制造的成型制品以取得截面的显微照片。显微照片以 10， 000的放大率取得(即，取得如图1所示的照片)。 然后在照片中，找到指定的PET纤维的截面积("截面积I")和关注的纤维周围
的空隙(与所述PET纤维接触的空隙)的截面积("截面积ii")。计算截面积之间的比值
((截面积ii)/(截面积I) X 100)作为所关注的PET纤维的空隙率a。 本发明的成型制品的平均厚度(下面也称为"平均厚度X")可以是1.5mm或更大，
重量(下面也称为"重量Y")可以是O. 15kg或更大。另外，本发明的成型制品可满足下式
(1)。 式(I) :Y/X = 0. 03 3. 3。 本发明的成型制品满足平均厚度X和重量Y分别落入上述范围内的较大成型制品 通常需要的高强度。本发明的成型制品的强度和满足上述Y/X条件的薄和大的成型制品通 常需要的强度一样高。 如果注塑成型温度、比值B/A和L/D等落入它们各自的优选范围内，或加入增塑 剂，则即使在较重的重量下，通过如前所述的本发明的制造方法获得的成型制品也可具有 高强度。例如，成型制品的平均厚度X为2mm或更大，重量Y为0. 2kg或更大。此外，成型制 品的平均厚度X也可为3mm或更大，重量Y为0. 3kg或更大；或平均厚度X为5mm或更大， 重量Y为O. 5kg或更大；或甚至按照需要，平均厚度X为10mm或更大，重量Y为l.Okg或更 大。 在这点上，平均厚度X指在本发明的成型制品的任意十点的厚度的算术平均值。
优选地，本发明的成型制品也满足下式(11)。
式(II) : (B/A)/X = 0. 02 0. 2。 本发明的发明人发现，如果用于注塑成型的树脂组合物的含量B和含量A的比值 与平均厚度X之间存在式(II)表示的关系，则本发明的成型制品的强度得到特别改进。
在式(II)中，(B/A)/X值优选为0.08到0. 15。在此情况下，Y/X值可为2. 5到 3. 3，因为本发明的成型制品的强度高得多。 优选使用本发明的成型制品作为其主要组成部件制造壳体，因为可以获得高强度 的壳体。
也优选将这样的壳体用于电子系统。具有这样的壳体的电子系统因其高强度而有 利。即使电子系统的重量为例如10kg或更大，也将获得需要的高强度。 具有这样的壳体的电子系统的具体实例包括复印机、打印机、影印设备、印刷机、 医疗仪器、和用于生命科学的仪器。
实施例〈实施例1〉 使用的聚乳酸树脂是LACEA(注册商标)(产品号码，H-100 ;由MitsuiChemicals， Inc.制造)，PET纤维由聚酯细丝纱线制备(由T0Y0B0 CO. ， LTD.制造)。
PET纤维的直径D为15iim，长度为7，000iim， L/D比值为467。
通过使用双螺杆混合挤出机(由TOSHIBA MACHINE CO. ， LTD.制造；产品号， TEM-26SS)混合上述聚乳酸树脂和PET纤维。聚乳酸树脂和PET纤维的总量为4kg，聚乳酸 树脂和PET纤维之间的混合比为90 : IO(按重量计)。混合温度为22(TC。混合后，用水 冷粒化机将挤出的用于注入模具的树脂组合物切割成截面几乎是圆形的颗粒，形状的直径 为2到3mm，长度约为7mm，将所述颗粒浸入自来水中。 随后，从自来水取出颗粒形式的用于注塑成型的树脂组合物，在温度为80°C ，相对 湿度约为0%的条件下，用干燥器将所述树脂组合物颗粒干燥约八小时，然后在20(TC的注 塑成型温度下注塑成型以获得200咖2，平均厚度为4.0mm的壳体。使用FANUC LTD制造的 产品号为S-2000il00A的电动注塑机进行注塑成型。然后，从获得的壳体切下JIS K-7110定义的切口样品。该样品为l型(长 度，80士2mm ;宽度，10. 0±0. 2mm ;厚度，4. 0±0. 2mm)，具有A型切口 (切口半径， 0. 25±0. 05mm ;切口部分宽度，8. 0±0. 2mm)。这样的切口样品的重量为3. 3到3. 8g。
在切口样品上进行JIS K-7110定义的Izod冲击试验，以测量其Izod冲击强度。 Izod冲击强度测量列于表1中。 另外，在给定点切割样品，以通过取得截面的显微照片测定空隙率b。
发现的Izod冲击强度和空隙率b列于表1中。
〈实施例2〉 按照实施例1的步骤，区别在于聚乳酸树脂和PET纤维之间的混合比由90 : 10 变为70 : 30，注塑成型温度由20(TC变为215t:，进行试验。
试验结果列于表l中。
〈实施例3〉 按照实施例1的步骤，区别在于注塑成型温度由20(TC变为23(TC，进行试验。
试验结果列于表l中。
〈实施例4〉 按照和实施例1相似的方式，将实施例1使用的聚乳酸树脂和PET纤维，以及磷酸 三苯酯(TPP)(由DAIHACHI CHEMICAL INDUSTRY CO. ，LTD.制造)(这是一种单体磷酸酯，作 为增塑剂和阻燃剂)，和作为阻燃剂的縮聚磷酸酯(商品名，PX-200 ;由DAIHACHI CHEMICAL INDUSTRY CO. ， LTD.制造)混合在一起。聚乳酸树脂、PET纤维、PPS、和縮聚磷酸酯的总量
为4kg，聚乳酸树脂和PET纤维、pps、和縮聚磷酸酯之间的混合比为60 : 20 : io : io。混合温度为20(TC。按照和实施例l相似的方式处理并注塑成型混合后获得的颗粒。注塑 成型温度为200°C。然后和实施例1那样进行Izod冲击试验。 取得注塑制品的SEM照片，以确定注塑制品内在PET纤维表面上是否存在裂纹。图
2显示了该照片。〈实施例5〉 按照实施例4的步骤，区别在于混合温度和注塑成型温度各为22(TC，进行所述处 理和试验。另外，取得相似的SEM照片，显示于图3。
〈实施例6〉 在和实施例1相同的条件下单独成型实施例1中制备的组合物，以获得箱状部件 (boxy part)。具体地，使用注塑成型模形成厚度X为2. 0mm(长度，300mm ;宽度，80mm ;高 度，20mm)的箱状部件(六个表面中的五个，或内覆层接近于长方体形的箱状部件)。该部 件的重量Y为0. 15kg。成型未产生裂纹，使得成型的箱状部件具有足够的冲击强度。
〈比较实施例1> 使用滑石(产品号，C-3 ;由NIPPON TALC Co. ， Ltd.制造)和玻璃纤维(切断的 玻璃纤维束(chopped strands);细丝直径，10 ii m ;捆扎的细丝数，2， 000 ;由Asahi Fiber Corporation制造)。 通过使用和实施例1到3相同的双螺杆混合挤出机将上述滑石和玻璃纤维，以及 和实施例1到3相同的聚乳酸树脂混合在一起。混合时，材料的总量和实施例1相同，聚乳 酸树脂和滑石、和玻璃纤维之间的混合比为70 : 15 : 15(按重量计)。混合温度为22(TC。 按照和实施例1到3相似的方式，获得相似的颗粒。 在22(TC的注塑成型温度下注塑成型获得的颗粒形式的组合物。用和实施例1到 5相同的电动注塑机进行注塑成型。 然后，像实施例1那样提供JIS K-7110定义的切口样品。
试验结果列于表l中。 进行比较实施例1的试验作为对专利文献1描述的组合物的另外的实验。
〈比较实施例2> 使用洋麻(平均纤维长度，300 ii m到20mm)。 通过使用和实施例1到5相同的双螺杆混合挤出机将洋麻和与实施例1到5相同 的聚乳酸树脂混合在一起。混合时，材料的总量和实施例l相同，聚乳酸树脂和洋麻之间的 混合比为80 : 20 (按重量计)。混合温度为220°C 。按照和实施例1到5相似的方式，获 得相似的颗粒。 在22(TC的注塑成型温度下注塑成型获得的颗粒形式的组合物。用和上述实施例 相同的电动注塑机进行注塑成型。 然后，像实施例1那样提供JIS K-7110定义的切口样品。
试验结果列于表l中。 进行比较实施例2的试验作为对专利文献2描述的组合物的另外的实验。
〈比较实施例3〉 按照实施例1的步骤，区别在于注塑成型温度由20(TC变成24(TC，进行试验。
试验结果列于表l中。
〈比较实施例4〉 按照实施例4的步骤，区别在于聚乳酸树脂的混合比为70重量％ ，不使用TPP，混 合温度和注塑成型温度各为235°C ，进行所述处理和试验。另外，取得相似的SEM照片，显示 于图4。〈比较实施例5〉 按照实施例1的步骤，区别在于混合温度由22(TC变成180°C ，进行试验。
〈比较实施例6〉 按照实施例1的步骤，区别在于注塑成型温度由20(TC变成18(TC，进行试验。 表l
实施 例1实施 例2实施 例3实施 例4实施 例5比较实 施例1比较实 施例2比较实 施例3比较实 施例4
聚乳酸树脂 [重量％ ]907090606070809070
PET纤维 [重量％ ]10301020201020
滑石 [重量％ ]15
玻璃纤维 [重量％ ]15
洋麻 [重量％ ]20
TPP [重量％ ]1010
縮聚磷酸酯 [重量％ ]101010
混合温度220220220200220220220220235
注塑成型温 度rc ]200215230200220220220240235
空隙率(％)23203155553
冲击强度 (kj/m2)11231518167. 53. 84. 54. 5
在实施例1到5的各个实施例中，和比较实施例1到4的任一相比，Izod冲击强 度高。在注塑成型温度在优选范围内的实施例2中获得特别高的值。 在比较实施例1到4中，Izod冲击强度低，不超过7. 5kJ/m2。具有这样低强度的
注塑制品不能用作具有较重的重量的较大产品(例如复印机和打印机)的部件。 如图2所示，在各为200°C的混合温度和注塑成型温度下获得的实施例4的注塑制
品在PET纤维表面没有裂纹。 如图3所示，在各为220°C的混合温度和注塑成型温度下获得的实施例5的注塑制 品在PET纤维表面具有极小的裂纹。 在混合温度和注塑成型温度各为235t:的比较实施例4中，如图4所示，在PET纤
维表面产生了显著的裂纹。 对于比较实施例5，因组合物的低流动性，混合本身困难，不能实现均匀混合。因 此，如果注塑成型这样的组合物，仅能获得空隙率c高于50X且强度低(冲击强度小于 8kJ/m2)的成型制品。 在比较实施例6中，在注塑成型期间因低流动性而发生注入不足。此外，外观上， 成型制品有裂纹。因此，通过注塑成型仅能获得空隙率c高于50X且强度低(冲击强度小 于8kJ/m2)的成型制品。
权利要求
制造注塑制品的方法，其包括在190℃到230℃的注塑成型温度下，对用于注塑成型的树脂组合物进行注塑成型，以获得高强度的成型制品，所述树脂组合物含有聚乳酸树脂和PET纤维，乳酸组分的含量为50重量％或更多，并在230℃或更低的混合温度下混合，其中在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙为PET纤维的截面积的50％或更低，且所述制品内的PET纤维不劣化。
2. 根据权利要求l的制造注塑制品的方法，其中所述用于注塑成型的树脂组合物中所 述PET纤维的含量比例为10到30重量％ 。
3. 根据权利要求1或2的制造注塑制品的方法，其中所述PET纤维的截面直径D为1 到20 ii m，所述PET纤维的长度L (ii m)和直径D的比值(L/D)为100到1， 000。
4. 通过根据权利要求1到3任一项的制造注塑制品的方法获得的高强度成型制品，其 中在所述制品的截面中，PET纤维周围的空隙为PET纤维的截面积的50X或更低，且所述制 品内的PET纤维不劣化。
5. 根据权利要求4的高强度成型制品，其平均厚度X为1.5mm或更大，重量Y为0. 15kg 或更大。
6. 根据权利要求4或5的高强度成型制品，其满足下式(I): 式(I) :Y/X = 0. 03 3. 3。
7. 壳体，其包含根据权利要求4到6任一项的高强度成型制品作为其主要组成部件。
8. 电子系统，其包括根据权利要求7的壳体，且重量为10kg或更大。
9. 根据权利要求8的电子系统，其为复印机、打印机、影印设备、印刷机、医疗仪器、或 用于生命科学的仪器。
全文摘要
本发明提供制造注塑制品的方法。所述方法包括在190℃到230℃的注塑成型温度下对用于注塑成型的树脂组合物进行注塑成型，所述树脂组合物含有聚乳酸树脂和PET纤维，乳酸组分的含量为50重量％或更多，并在230℃或更低的混合温度下混合。所述方法可以制造高强度的成型制品，其中在所述制品的切割表面中的PET纤维周围形成的空隙的截面积为PET纤维的截面积的50％或更低，且其中含有的PET纤维不劣化。所述成型制品的强度高于常规，并可用作相对较大和较重的产品(比如复印机和打印机)的部件。
文档编号C08L67/02GK101743109SQ200880024708
公开日2010年6月16日 申请日期2008年7月11日 优先权日2007年7月17日
发明者河崎英敏 申请人:富士胶片株式会社