JP2002284988A - 難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法 - Google Patents

難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法

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JP2002284988A
JP2002284988A JP2001087493A JP2001087493A JP2002284988A JP 2002284988 A JP2002284988 A JP 2002284988A JP 2001087493 A JP2001087493 A JP 2001087493A JP 2001087493 A JP2001087493 A JP 2001087493A JP 2002284988 A JP2002284988 A JP 2002284988A
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polyamide resin
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Sadayuki Yakabe
貞行 矢ヶ部
Sadatsugu Goto
禎次 後藤
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    • B29C48/40Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it through the nozzle or die using screws surrounded by a cooperating barrel, e.g. single screw extruders using two or more parallel screws or at least two parallel non-intermeshing screws, e.g. twin screw extruders

Abstract

(57)【要約】 【課題】 難燃性が極めて高く、燃焼時に腐食性の高い
ハロゲン化水素ガスの発生がなく、かつ優れた機械的特
性を兼ね備えた難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造
方法の提供。 【解決手段】 (a)ポリアミド樹脂、(b)リン酸メ
ラミン系難燃剤、(c)無機質強化材を溶融混練して難
燃性強化ポリアミド樹脂組成物を製造する工程におい
て、全バレル長Lとバレル径Dの比(L/D)が40以
上で、かつ少なくとも2ヶ所にサイドフィード口を備え
た2軸押出機を用い、ポリアミド樹脂は押出機のトップ
位置にあるフィード口(A)から、リン酸メラミン系難
燃剤はバレル全長の1/3より下流の位置にあるサイド
フィード口(B)から、無機質強化材はサイドフィード
口(B)よりさらに下流の位置にあるサイドフィード口
(C)から、それぞれ供給して溶融混練することを特徴
とする難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は難燃性ポリアミド樹
脂組成物に関する。特に、電気、電子分野のコネクタ
ー、ブレーカー、マグネットスイッチ等の部品、自動車
分野の電装部品等の部品材料に好適に用いられる難燃性
ポリアミド樹脂組成物の製造方法に関する。とりわけ、
本発明は難燃性が極めて高く、燃焼時に腐食性の高いハ
ロゲン化水素ガスの発生がなく、かつ優れた電気特性と
優れた成形加工性を兼ね備えた難燃性強化ポリアミド樹
脂組成物の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリアミド樹脂は、機械的強度、
耐熱性などに優れることから、自動車部品、機械部品、
電気、電子部品などの分野で使用されている。特に、電
気、電子部品用途において、ますます難燃性に対する要
求レベルが高くなり、本来ポリアミド樹脂の有する自己
消火性よりもさらに高度な難燃性が要求されている。こ
の為、アンダーライターズ・ラボラトリーのUL94V
−0規格に適合する難燃レベルの高度化検討が数多くな
され、それらは一般にハロゲン系難燃剤やトリアジン系
難燃剤を添加する方法が取られている。
【0003】例えば、ポリアミド樹脂への塩素置換多環
式化合物の添加(特開昭48−29846号公報)や臭
素系難燃剤、例えば、デカブロモジフェニルエーテルの
添加(特開昭47−7134号公報)、臭素化ポリスチ
レンの添加(特開昭51−47044号公報、特開平4
−175371号公報)、臭素化ポリフェニレンエーテ
ルの添加(特開昭54−116054号公報)、臭素化
架橋芳香族重合体の添加(特開昭63−317552号
公報)、臭素化スチレン−無水マレイン酸重合体の添加
(特開平3−168246号公報)等が知られている。
【0004】特にこれらハロゲン系難燃剤をガラス繊維
等で強化したポリアミド樹脂に配合した組成物は高度の
難燃性と高い剛性から、電気、電子部品用途、特にプリ
ント積層板に搭載されたり接続されたりするコネクター
用途に多用されてきた。しかしながら、ハロゲン系難燃
剤は燃焼時に腐食性のハロゲン化水素及び煙を発生した
り、有毒な物質を排出する疑いがもたれ、これら環境問
題からハロゲン系難燃剤の配合されたプラスチック製品
の使用を規制する動きがある。
【0005】このことから、ハロゲンフリーのトリアジ
ン系難燃剤が注目され数多く検討がなされている。例え
ば難燃剤としてメラミンを使用する技術(特公昭47−
1714号公報)、シアヌル酸を使用する技術(特開昭
50−105744号公報)、シアヌル酸メラミンを使
用する技術(特開昭53−31759号公報)が良く知
られている。これらの技術で得られた非強化のポリアミ
ド樹脂組成物はUL94V−0規格に適合する高度の難
燃レベルを有するものの、ガラス繊維等の無機強化材で
強化し剛性を高めた組成においては、難燃剤を多量に配
合した場合であっても、燃焼時、綿着火現象があり、U
L94V−0規格に適合しない場合がある。
【0006】一方、イントメッセント型難燃剤であるリ
ン酸メラミン、ピロリン酸メラミンあるいはポリリン酸
メラミンをガラス繊維強化ポリアミド樹脂に使用するハ
ロゲンフリーの難燃技術(特表平10−505875号
公報)、無機質強化ポリアミド樹脂にポリリン酸メラミ
ンに加えチャー化触媒及び/又はチャー形成剤を併用す
る難燃技術(WO98/45364)が提案され、1/
16inchの成形品において難燃規格UL94V−0
規格を満足することが知られている。
【0007】しかし、これらの技術では、電気、電子部
品のコネクター用途で特に要求される1/32inch
の薄肉成形品でのUL94V−0規格を満足するために
はリン酸メラミン系難燃剤を多く用いる必要があり、こ
の為、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物の機械的特
性が低下するばかりでなく、電気特性、とりわけ高い電
圧環境下に於いて使用される電気部品に要求される耐ト
ラッキング性に劣る傾向がある。さらには成形加工時の
離型性にも劣る傾向があり、又、高い成形温度で長期間
成形すると金型腐食も起こり易くなり、必ずしも電気、
電子部品用の成形材料として満足されるものではなかっ
た。
【0008】又、1/32inchの薄肉成形品での難
燃規格UL94V0を達成する技術として、イントメッ
セント型難燃剤である硫酸メラミンをガラス繊維強化半
芳香族ポリアミド樹脂に適用した技術(特開2000−
11951号公報)も開示されているが、この技術にお
いてもポリアミド樹脂成分量に対して難燃剤を多く配合
する必要があり、上記と同様の問題があった。さらに
は、1/32inchの薄肉成形品での難燃規格UL9
4V−0を達成しつつ、高い耐トラッキング性を付与す
る技術として無機質強化ポリアミド樹脂にリン酸メラミ
ン複合難燃剤に加えアルカリ土類金属塩を配合する技術
(WO00/09606)も提案されているが、この技
術で得られた成形品は脆く、例えば複雑な形状を有する
コネクターに適用した際は、取り扱い時や運搬時にコネ
クターが欠けたり、割れを生じる場合があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、難燃
性が極めて高く、燃焼時に腐食性の高いハロゲン化水素
ガスの発生がなく、かつ優れた機械的特性を兼ね備えた
難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意研究
を重ねた結果、特定の溶融混練条件下でポリアミド樹
脂、リン酸メラミン系難燃剤及び無機質強化材を溶融混
練した際に、前記目的を達成しうることを見いだし、こ
の知見に基づき本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は下記の通りである。
【0011】1. (a)ポリアミド樹脂100質量部
に対し、(b)リン酸メラミン系難燃剤10〜70質量
部、(c)無機質強化材10〜150質量部を溶融混練
して難燃性強化ポリアミド樹脂組成物を製造する工程に
おいて、全バレル長Lとバレル径Dの比(L/D)が4
0以上で、かつ少なくとも2ヶ所にサイドフィード口を
備えた2軸押出機を用い、ポリアミド樹脂は押出機のト
ップ位置にあるフィード口(A)から、リン酸メラミン
系難燃剤はバレル全長の1/3より下流の位置にあるサ
イドフィード口(B)から、無機質強化材はサイドフィ
ード口(B)よりさらに下流の位置にあるサイドフィー
ド口(C)から、それぞれ供給して溶融混練することを
特徴とする難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方
法。
【0012】2. (a)ポリアミド樹脂が、ポリアミ
ド66,ポリアミド6、ポリアミド610、ポリアミド
612、ポリアミド6I(ポリヘキサメチレンイソフタ
ルアミド)、MXD6ナイロン及びこれらのコポリアミ
ドの中から選ばれた少なくとも1種からなることを特徴
とする1.に記載の難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の
製造方法。
【0013】3. (a)ポリアミド樹脂が、下記
(1)〜(4)の中から選ばれる少なくとも1種からな
ることを特徴とする1.に記載の難燃性強化ポリアミド
樹脂組成物の製造方法。 (1)ポリアミド66単位70〜95wt%とポリアミ
ド6I(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド)単位5
〜30wt%とからなる共重合体 (2)ポリアミド66単位60〜89wt%とポリアミ
ド6I単位5〜30wt%及び脂肪族ポリアミド単位
(但し、ポリアミド66単位を除く)1〜10wt%と
からなる3元共重合体 (3)ポリアミド66 70〜95wt%とポリアミド
6I 5〜30wt%との混合ポリアミド (4)ポリアミド66 60〜89wt%とポリアミド
6I 5〜30wt%及び脂肪族ポリアミド単位(但
し、ポリアミド66単位を除く)を有する重合体1〜1
0wt%との混合ポリアミド
【0014】4. (a)ポリアミド樹脂の溶融粘度
が、せん断速度1000/sec下、リン酸メラミン系
難燃剤フィード口(B)位置でのポリアミド樹脂の溶融
温度にて測定したときに、200Pa・s以下であるこ
とを特徴とする1.〜3.のいずれかに記載の難燃性強
化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。 5. (b)リン酸メラミン系難燃剤がリン酸メラミ
ン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミンの中から
選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とする1.
〜4.のいずれかに記載の難燃性強化ポリアミド樹脂組
成物の製造方法。
【0015】6. (b)リン酸メラミン系難燃剤の平
均粒径が0.5〜20μmであることを特徴とする1.
〜5.のいずれかに記載の難燃性強化ポリアミド樹脂組
成物の製造方法。 7. (b)リン酸メラミン系難燃剤がポリリン酸メラ
ミンであり、その縮合度が5以上であることを特徴とす
る1.〜6.のいずれかに記載の難燃性強化ポリアミド
樹脂組成物の製造方法。 8. 無機質強化材のフィード口(C)よりさらに下流
に設けたベント口より、発生ガス成分を−13.3kP
a〜−101.08kPaの範囲で減圧除去することを
特徴とする1.〜7.のいずれかに記載の難燃性強化ポ
リアミド樹脂組成物の製造方法。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明について、以下具体的に説
明する。本発明の製造方法において用いる押出機は、全
バレル長Lとバレル径Dの比(L/D)が40以上で、
かつ少なくとも2ヶ所にサイドフィード口を備えた2軸
押出機である。L/Dが40未満では、リン酸メラミン
系難燃剤のフィード位置及び無機質強化材のフィード位
置までにポリアミド樹脂が充分には加熱され難くなり、
ポリアミド樹脂が未溶融状態か溶融粘度が高い状態でリ
ン酸メラミン系難燃剤及び無機質強化材を供給すること
になる。
【0017】このような状態のポリアミド樹脂中にリン
酸メラミン系難燃剤及び無機質強化材を供給すると、そ
の高いせん断力によってリン酸メラミン系難燃剤の分
解、発泡現象が観察され、安定した難燃性を示す組成物
が得難くなったり、又、無機質強化材の折損が過大とな
り、強度、剛性に優れる組成物が得難くなる。L/Dが
40未満の小さな押出機でポリアミド樹脂を充分溶融粘
度の低い状態に可塑化するには、ヒーター温度を上げた
り、多数のニーディングブロックを用いたスクリュー構
成で、せん断力により発熱させる等の方法がある。しか
しながら、これらの方法ではエネルギー的に非効率であ
ったり、局部的なポリアミド樹脂の加熱によりポリアミ
ド樹脂の劣化を生じる場合がある。
【0018】また、本発明に用いる押出機は、スクリュ
ー構成の容易性、リン酸メラミン系難燃剤の良分散性及
び無機質強化材の折損防止の観点から、2軸押出機を用
いる必要がある。単軸押出機は、2軸押出機に比較し滞
留時間及び滞留時間分布が大きく、リン酸メラミン系難
燃剤の分解や無機質強化材の折損が生じ易い。又、異方
向回転2軸押出機は、スクリュー間のせん断力が強く、
無機質強化材が折損し易いので、同方向回転2軸押出機
を用いるのが好ましい。
【0019】本願発明に於いて、ポリアミド樹脂は2軸
押出機のトップの位置に設けられたフィード口(A)よ
り、リン酸メラミン系難燃剤及び無機質強化材はそれよ
り下流の位置に設けられたフィード口(B)、(C)か
らそれぞれ独立して供給する必要があるが、リン酸メラ
ミン系難燃剤のフィード位置はバレル全長の1/3より
下流側に位置するフィード口(B)から供給する必要が
ある。リン酸メラミン系難燃剤のフィード位置がバレル
全長の1/3より上流にあると、難燃剤フィード位置で
ポリアミド樹脂が固体状態または、半溶融状態に成りや
すく、押出機中に供給されるリン酸メラミン系難燃剤に
大きなせん断力がかかり、難燃剤の分解、発泡が生じ安
定した難燃性を示す組成物が得難くなる。
【0020】又、ポリアミド樹脂とともにリン酸メラミ
ン系難燃剤をトップの位置にあるフィード口(A)から
同時に供給した場合は難燃剤がフィード口で滞積し易
く、これを回避するためには単位時間当たりの難燃剤フ
ィード量を抑える必要がある。この為に押出し生産性が
低下し、さらには押出機内に長時間滞留する事による、
難燃剤の分解、発泡が生じたりポリアミド樹脂が着色し
易くなる。リン酸メラミン系難燃剤フィード位置におけ
る好ましいポリアミド樹脂の溶融状態は、ポリアミド樹
脂の溶融粘度が、せん断速度1000/sec下、リン
酸メラミン系難燃剤フィード位置での該ポリアミド樹脂
の溶融温度で測定したときに200Pa・s以下となる
状態である。
【0021】このようなポリアミド樹脂の溶融状態を達
成する方法には特に制限はないが、ポリアミド樹脂の劣
化の影響が出ない範囲で、リン酸メラミン系難燃剤フィ
ード位置より上流側のヒーターの温度を高める方法や、
押出機スクリューにニーディングブロックを設け、せん
断発熱させる方法があげられる。また使用するポリアミ
ド樹脂の分子量を適宜調整することでも達成できる。な
お、ここで上記したポリアミド樹脂の溶融粘度とはキャ
ピラリー粘度計を用い、オリフィス径とオリフィス長の
比が異なるオリフィスを2つ以上用いた測定を行い、管
長補正した値である。
【0022】本発明に於いて、無機質強化材のフィード
口(C)はリン酸メラミン系難燃剤のフィード口(B)
より下流側に位置する必要がある。リン酸メラミン系難
燃剤よりも上流側で無機質強化材をポリアミド樹脂中に
供給したり、あるいはリン酸メラミン系難燃剤と同じフ
ィード位置でリン酸メラミン系難燃剤とともに無機質強
化材をポリアミド樹脂中に供給した場合には、無機質強
化材に高いせん断力がかかり易く、無機質強化材の折損
が過大になり易い。
【0023】又、無機質強化材のフィード口(C)より
更に下流の位置に設けたベント口より、発生ガス成分を
−13.3kPa〜−101.08kPaの範囲で減圧
除去する方法が好ましい。ここで、発生ガス成分とは、
ポリアミド樹脂、リン酸メラミン系難燃剤、無機質強化
材の供給の際に同伴した水分が気化した水蒸気、同伴空
気、残留モノマーや添加剤の揮発成分等である。発生ガ
スの減圧除去が不十分であると、押出機より吐出され
た、難燃性強化ポリアミド樹脂組成物からなるロープが
発泡し、ロープが切れやすくなり、生産上、問題となる
場合がある。
【0024】本発明に用いる2軸押出機のスクリュー構
成は、リン酸メラミン系難燃剤供給位置より上流側では
ポリアミド樹脂を可塑化するのに充分なせん断力が与え
られれば、特に制限はないが、通常、リン酸メラミン系
難燃剤供給位置より上流側に1ヶ所以上の逆方向ネジス
クリュ−を設けるのが好ましい。リン酸メラミン系難燃
剤供給位置より下流側では、リン酸メラミン系難燃剤や
無機質強化材に過大なせん断力が加わらないよう配慮す
る必要がある。具体的には、通常の順方向ネジ、逆方向
ネジ、順方向ニーディングブロック、順方向ネジのフラ
イト部に切り欠き部を有するブロック等を適宜配置する
と良い。
【0025】本発明に用いられるポリアミド樹脂に特に
制限はないが、例えば、ε−カプロラクタム、アジピン
酸、セバシン酸、ドデカン二酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチレンジア
ミン、2−メチルペンタメチレンジアミン、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、メタキシリレンジア
ミン、ビス(3−メチル−4アミノシクロヘキシル)メ
タン等のポリアミド形成性モノマーを適宜組み合わせて
得られるホモポリマー、共重合体及びこれらの混合物を
用いることができる。
【0026】具体的にはポリアミド66、ポリアミド
6、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド
6I(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド)、MXD
6ナイロン及びこれらのコポリアミド及びこれらの混合
物が耐熱性の点で好ましい。又、ポリアミド66(ポリ
ヘキサメチレンアジパミド)単位及びポリアミド6I
(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド)単位を主たる
構成成分とする半芳香族ポリアミド樹脂、特にポリアミ
ド6I単位を5〜30wt%含む半芳香族ポリアミド樹
脂がリン酸メラミン系難燃剤と組み合わせた際に高度の
難燃性を発現するので更に好ましい。
【0027】かかる半芳香族ポリアミド樹脂として具体
的には、ポリアミド66(ポリヘキサメチレンアジパミ
ド)単位70〜95wt%とポリアミド6I(ポリヘキ
サメチレンイソフタルアミド)単位5〜30wt%との
共重合体(ポリアミド66/6I)が耐熱性、成形品外
観性、成形加工性、電気特性を満足するので好ましく、
とりわけポリアミド66単位70〜90wt%とポリア
ミド6I単位10〜30wt%との共重合体が上記特性
に加え、難燃性と成形時の良離型性を有するので特に好
ましい。
【0028】また、ポリアミド66 70〜95wt%
とポリアミド6I(ポリヘキサメチレンイソフタルアミ
ド)5〜30wt%との混合ポリアミドは耐熱性が高
く、耐ハンダ性を要求される用途には好ましい。又、ポ
リアミド66単位の一部を他の脂肪族ポリアミド単位で
置き換えた、ポリアミド66単位60〜89wt%、ポ
リアミド6I単位5〜30wt%及び他の脂肪族ポリア
ミド単位1〜10wt%からなる3元共重合体は成形流
動性に優れる。
【0029】かかる3元共重合体としては、例えばカプ
ロアミド単位(ポリアミド6単位)、ウンデカアミド単
位(ポリアミド11単位)、ドデカアミド単位(ポリア
ミド12単位)、ヘキサメチレンセバカミド単位(ポリ
アミド610単位)、ヘキサメチレンドデカミド単位
(ポリアミド612単位)でポリアミド66単位の一部
を置換した3元共重合体(ポリアミド66/6I/
6)、(ポリアミド66/6I/11)、(ポリアミド
66/6I/12)、(ポリアミド66/6I/61
0)、(ポリアミド66/6I/612)が例示でき
る。
【0030】また、ポリアミド66 60〜89wt
%、ポリアミド6I 5〜30wt%及び他の脂肪族ポ
リアミド単位を有する重合体1〜10wt%からなる混
合ポリアミドであっても本発明の目的を達成できる。ポ
リアミド6Iは、耐熱性、成形加工性、電気特性の観点
から30wt%以下が好ましく、難燃性の観点から5w
t%以上が好ましい。本発明の共重合体はランダム共重
合体、ブロック共重合体のどちらであっても良く、又、
これら共重合体は本願発明の目的を損なわない範囲で他
の芳香族ポリアミド樹脂を共重合成分として含んでいて
も良い。又、混合ポリアミドとは、2成分以上からなる
ポリアミドをブレンド、溶融混練等の重合以外の一般に
使われる方法により混合したポリアミドのことである。
【0031】本発明の半芳香族ポリアミド樹脂の分子量
は成形可能な範囲の物であれば良く、JIS K681
0に示される硫酸相対粘度が1.5〜3.5の範囲にあ
るポリアミド樹脂が成形流動性が良好でかつ高度な難燃
レベルを保持できるので特に好ましい。又、ポリアミド
樹脂には、必要に応じて本発明の目的を損なわない範囲
に於いて通常のポリアミド樹脂に添加される酸化劣化防
止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、光劣化防止剤、可塑
剤、滑剤、離型剤、核剤、着色顔料、染料等を添加する
こともできるし、他の熱可塑性樹脂をブレンドしても良
い。
【0032】本発明で用いられるリン酸メラミン系難燃
剤(b)とは化学式C366・H3PO4、又は、(C3
66・HPO3n、(ここでnは縮合度を表し、n≧
3)で示されるものが好ましく、メラミンとリン酸、ピ
ロリン酸、ポリリン酸との実質的に等モルの反応生成物
であるリン酸メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン
酸メラミン等を挙げることができる。リン酸メラミン系
難燃剤の製法には特に制約はない。より好ましいリン酸
メラミン系難燃剤としては耐熱性の点で、リン酸メラミ
ンを窒素雰囲気下、加熱縮合して得られるポリリン酸メ
ラミンを挙げることができる。
【0033】ここでポリリン酸メラミンを構成するリン
酸としては、具体的にはオルトリン酸、亜リン酸、次亜
リン酸、メタリン酸、ピロリン酸、三リン酸、四リン酸
等が挙げられるが、特にオルトリン酸、ピロリン酸を用
いたメラミンとの付加物を縮合したポリリン酸メラミン
が難燃剤としての効果が高く、好ましい。特に耐熱性の
点からかかるポリリン酸メラミンの縮合度nは5以上が
好ましい。また、ポリリン酸メラミンはポリリン酸とメ
ラミンの等モルの付加塩であっても良く、メラミンとの
付加塩を形成するポリリン酸としては、いわゆる縮合リ
ン酸と呼ばれる鎖状ポリリン酸、環状ポリメタリン酸等
が挙げられる。
【0034】これらポリリン酸の縮合度nには特に制約
はなく通常3〜50が好ましいが、得られるポリリン酸
メラミン付加塩の耐熱性の点でここに用いるポリリン酸
の縮合度nは5以上がより好ましい。かかるポリリン酸
メラミン付加塩は例えば、メラミンとポリリン酸との混
合物を水スラリーとし、よく混合して両者の反応生成物
を微粒子状に形成させた後、このスラリーを濾過、洗
浄、乾燥し、さらに必要であれば焼成し、得られた固形
物を粉砕して得られる粉末である。
【0035】本発明の製造方法で得られる組成物を成形
して得られる成形品の機械的強度、成形品外観の点で、
リン酸メラミン系難燃剤の粒径は好ましくは100μm
以下、より好ましくは50μm以下に粉砕した粉末を用
いるのが良い。0.5〜20μmの粉末を用いると高い
難燃性を発現するばかりでなく成形品の強度が著しく高
くなるので特に好ましい。又、リン酸メラミン系難燃剤
は必ずしも完全に純粋である必要はなく、未反応のメラ
ミンあるいはリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸が多少残
存していても良い。リン酸メラミン系難燃剤中にリン原
子として10〜18wt%含有するものが、成形加工時
に成形金型に汚染性物質が付着する現象が少なく特に好
ましい。リン酸メラミン系難燃剤は、シアヌル酸メラミ
ンに代表されるトリアジン系難燃剤に比較して、ガラス
繊維等の無機質強化材と併用して使用した際に、高度の
難燃化効果を発揮し、特にポリアミド66とポリアミド
6Iとの共重合体及び又は混合ポリアミドに配合した際
には更に高度な難燃化効果を発現する。
【0036】本発明に用いる無機質強化材(c)として
はガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム繊維、石膏
繊維、黄銅繊維、ステンレス繊維、スチール繊維、セラ
ミックス繊維、ボロンウィスカ繊維、マイカ、タルク、
シリカ、炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、ウ
オラストナイト、ガラスビーズ、ガラスフレーク、酸化
チタン等の繊維状、粒状、板状、あるいは針状の無機質
強化材等が挙げられる。これらの強化材は二種以上組み
合わせて用いてもよい。特にガラス繊維、ウォラストナ
イト、タルク、焼成カオリン、マイカが好ましく使用さ
れる。又、ガラス繊維は長繊維タイプのロービング、短
繊維タイプのチョップドストランド、ミルドファイバー
等から選択して用いることが出来る。ガラス繊維はポリ
アミド用に表面処理した物を用いるのが好ましい。
【0037】本発明に於いて(a)ポリアミド樹脂、
(b)リン酸メラミン系難燃剤及び(c)無機質強化材
の溶融混練割合は、(a)ポリアミド樹脂100質量部
に対し、(b)リン酸メラミン系難燃剤は難燃効果の観
点から10質量部以上であり、混練時の分解ガス発生や
成形加工時の汚染性物質付着の抑制の観点から70質量
部以下であり、(c)無機質強化材は機械的強度、剛性
の観点から10質量部以上であり、成形加工性、物性改
良効果の観点から150質量部以下の範囲である。
【0038】本発明の方法で得られた難燃性ポリアミド
樹脂組成物は、射出成形、押出成形、ブロー成形など公
知の方法によってコネクター、コイルボビン、ブレーカ
ー、電磁開閉器、ホルダー、プラグ、スイッチ等の電
気、電子、自動車用途の各種成形品に成形される。以下
の実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。なお、実施例及び
比較例に用いた原材料及び測定方法を以下に示す。
【0039】[原材料] (A)ポリアミド樹脂 (a−1);後記する重合例1で得られたポリアミド6
6/6I(85/15)共重合体 (a−2):ポリアミド66 旭化成工業(株)製
商品名 レオナ1300 (B)難燃剤 (b−1):ポリリン酸メラミン (株)三和ケミカル
製 商品名 アピノンMPP−A (b−2):リン酸メラミン (株)三和ケミカル
製 商品名 アピノンP−7202 (C)無機質強化材 (c−1):ガラス繊維、旭ファイバーグラス(株)製
商品名 CS03JA FT756(平均繊維径10
μm)
【0040】[測定方法] (1)薄肉難燃性;UL94(米国Under Wri
ters Laboratories Incで定めら
れた規格)の方法に従って測定した。なお試験片の厚み
は1/32inchとし射出成形機(東芝機械製:IS
50EP)を用いて成形して得た。 (2)硫酸相対粘度 JIS K6810に従って98%硫酸での相対粘度を
測定した。 (3)リン酸メラミン系難燃剤供給位置の樹脂温度 バレル内蔵の熱電対にて測定した。
【0041】(4)リン酸メラミン系難燃剤供給位置で
の樹脂の溶融粘度 ROSAND社製ツインキャピラリーレオメーターRH
7−2型を使用し、(3)で測定した樹脂温度で、せん
断速度1000/secにおける溶融せん断粘度を測定
した。その際、オリフィスは、ダイ径1.0mm、ダイ
ス入口角180度、オリフィス長とオリフィス径の比が
16及び0.25の2つのオリフィスを使用し、管長補
正を行ったものを溶融粘度とした。
【0042】(5)機械特性 射出成形機(東芝機械製:IS50EP)を用いて、A
STM D790の曲げ試験片(厚さ3mm)を成形し
ASTM D790に準拠した方法で曲げ試験を実施
し、曲げ強度、曲げ弾性率、曲げたわみ量を求めた。 (6)ロープ安定性 30分間の押出中に何回、ロープ切れが発生したかを観
察した。
【0043】[重合例1]アジピン酸とヘキサメチレン
ジアミンの等モル塩2.00kgとイソフタル酸とヘキ
サメチレンジアミンの等モル塩0.35kgおよびアジ
ピン酸0.1kg、および純水2.5kgを5Lのオー
トクレーブの中に仕込み良く撹拌した。充分窒素置換し
た後、撹拌しながら温度を室温から220℃まで約1時
間かけて昇温した。この際、オートクレーブ内の水蒸気
による自然圧で内圧はゲージ圧で1.76MPaとなっ
たが、1.76MPa以上の圧にならないよう水を反応
系外に除去しながら加熱を続けた。更に2時間後内温が
260℃に到達した時点で加熱を止め、オートクレーブ
のバルブを閉止し、約8時間かけて室温まで冷却した。
冷却後オートクレーブを開け、約2kgのポリマーを取
りだし粉砕した。得られた粉砕ポリマーを、10Lのエ
バポレーターに入れ窒素気流下、200℃で10時間固
相重合した。固相重合によって得られたポリアミドは、
融点245℃、硫酸相対粘度2.38であった。
【0044】
【実施例1】L/Dが47の同方向2軸押出機(東芝機
械製TEM35)を用いてバレル設定温度260℃、ス
クリュー回転数200rpm、ベント減圧度ー53.2
kPa、吐出量60kg/hrの条件下で、ポリアミド
樹脂a−1を押出機のトップの位置にある供給口(A)
より定重量フィーダーを用い29.4kg/hrでトッ
プフィードし、難燃剤b−1は押出機全長の0.5の位
置(最上流を0、最下流を1としたとき)にある供給口
(B)より定重量フィーダーを用いて15.6kg/h
rでサイドフィードし、ガラス繊維c−1は更に下流の
押出機全長の0.68の位置にある供給口(C)より定
重量フィーダーを用い15.0kg/hrでサイドフィ
ードして溶融混練し、ロープ状に取り出し、冷却後カッ
ターで造粒しポリアミド樹脂組成物ペレットを得た。得
られたペレットを前記した測定方法にて諸特性を調べ
た。その結果を表1にしめす。
【0045】
【実施例2】ベント減圧度を0Paすなわち、脱気を行
わなかった以外は実施例と同様にしてペレットを得た。
実施例1に比較してロープの安定性がやや悪化したが、
物性、難燃性は良好であった。その結果を表1にしめ
す。
【0046】
【実施例3】ポリアミド樹脂としてa−2を用い、バレ
ル設定温度を270℃とした以外は実施例1と同様にし
てペレットを得て、諸特性を調べた。その結果を表1に
しめす。
【0047】
【実施例4】難燃剤としてb−2を用いた以外は実施例
1と同様にしてペレットを得て、諸特性を調べた。その
結果を表1にしめす。
【0048】
【比較例1】難燃剤b−1をポリアミド樹脂a−1とと
もに押出機のトップの位置にある供給口(A)から供給
した以外は実施例1と同様にして溶融混練を行ったが、
供給口(A)にポリアミド樹脂a−1と難燃剤b−1の
混合物が滞積、閉塞し、連続生産ができずペレットが得
られなかった。
【0049】
【比較例2】吐出量が30kg/hrとなるように、ポ
リアミド樹脂a−1の供給量を14.7kg/hr、難
燃剤b−1の供給量を7.8kg/hr、ガラス繊維c
−1の供給量を7.5kg/hrそれぞれ比較例1の1
/2とした以外は比較例1と同様にして溶融混練した。
供給口(A)での滞積、閉塞現象は認められなかった
が、実施例1の製造方法と比べると、生産性も低く、組
成物の強度、剛性が低いものが得られた。また、ペレッ
トも実施例1に比較し、白黄色に着色した。さらには最
大燃焼時間が大きくなり、安定した難燃性を得難くなっ
た。
【0050】
【比較例3】L/Dが47の同方向2軸押出機(東芝機
械製TEM35)を用いてバレル設定温度260℃、ス
クリュー回転数200rpm、ベント減圧度ー79.8
k、吐出量60kg/hrの条件下で、ポリアミド樹脂
a−1を押出機のトップの位置にある供給口(A)より
定重量フィーダーを用い29.4kg/hrでトップフ
ィードし、ガラス繊維c−1は押出機全長の0.5の位
置(最上流を0、最下流を1としたとき)にある供給口
(B)より定重量フィーダーを用いて15.0kg/h
rでサイドフィードし、難燃剤b−1は更に下流の押出
機全長の0.68の位置にある供給口(C)より定重量
フィーダーを用い15.6kg/hrでサイドフィード
して溶融混練し、ロープ状に取り出し、冷却後カッター
で造粒しポリアミド樹脂組成物ペレットを得た。得られ
たペレットを前記した測定方法にて諸特性を調べた。そ
の結果を表1にしめす。実施例1に比較して、強度、靱
性が低下し、さらには難燃性の低下が認められた。
【0051】
【表1】
【0052】
【発明の効果】本発明の製造方法は生産性が高く、かつ
薄肉成形品においても難燃性が極めて高く、燃焼時に腐
食性の高いハロゲン化水素ガスの発生がなく、強度、剛
性に優れた難燃性強化ポリアミド樹脂組成物を効率的に
製造する効果を有する。本発明より得られた組成物は優
れた成形材料であり、家電部品、電子部品、自動車部品
等の用途に用いることが出来る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C08K 5/5317 C08K 5/5317 // B29K 77:00 B29K 77:00 105:06 105:06 Fターム(参考) 4F070 AA54 AC14 AC16 AC27 AC28 AC45 AC55 AE01 AE07 FA03 FB06 FC05 4F201 AA29 AB05 AB11 AH33 BA01 BC01 BC15 BC37 BK02 BK13 BK25 BK36 BQ50 4J002 CL011 CL031 DE187 DE237 DJ007 DJ017 DJ047 DJ057 DL007 EW126 FA047 FD017 FD136 GQ00

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)ポリアミド樹脂100質量部に対
    し、(b)リン酸メラミン系難燃剤10〜70質量部、
    (c)無機質強化材10〜150質量部を溶融混練して
    難燃性強化ポリアミド樹脂組成物を製造する工程におい
    て、全バレル長Lとバレル径Dの比(L/D)が40以
    上で、かつ少なくとも2ヶ所にサイドフィード口を備え
    た2軸押出機を用い、ポリアミド樹脂は押出機のトップ
    位置にあるフィード口(A)から、リン酸メラミン系難
    燃剤はバレル全長の1/3より下流の位置にあるサイド
    フィード口(B)から、無機質強化材はサイドフィード
    口(B)よりさらに下流の位置にあるサイドフィード口
    (C)から、それぞれ供給して溶融混練することを特徴
    とする難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
  2. 【請求項2】 (a)ポリアミド樹脂が、ポリアミド6
    6,ポリアミド6、ポリアミド610、ポリアミド61
    2、ポリアミド6I(ポリヘキサメチレンイソフタルア
    ミド)、MXD6ナイロン及びこれらのコポリアミドの
    中から選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とす
    る請求項1に記載の難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 (a)ポリアミド樹脂が、下記(1)〜
    (4)の中から選ばれる少なくとも1種からなることを
    特徴とする請求項1に記載の難燃性強化ポリアミド樹脂
    組成物の製造方法。 (1)ポリアミド66単位70〜95wt%とポリアミ
    ド6I(ポリヘキサメチレンイソフタルアミド)単位5
    〜30wt%とからなる共重合体 (2)ポリアミド66単位60〜89wt%とポリアミ
    ド6I単位5〜30wt%及び脂肪族ポリアミド単位
    (但し、ポリアミド66単位を除く)1〜10wt%と
    からなる3元共重合体 (3)ポリアミド66 70〜95wt%とポリアミド
    6I 5〜30wt%との混合ポリアミド (4)ポリアミド66 60〜89wt%とポリアミド
    6I 5〜30wt%及び脂肪族ポリアミド単位(但
    し、ポリアミド66単位を除く)を有する重合体1〜1
    0wt%との混合ポリアミド
  4. 【請求項4】 (a)ポリアミド樹脂の溶融粘度が、せ
    ん断速度1000/sec下、リン酸メラミン系難燃剤
    フィード口(B)位置でのポリアミド樹脂の溶融温度に
    て測定したときに、200Pa・s以下であることを特
    徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の難燃性強化ポ
    リアミド樹脂組成物の製造方法。
  5. 【請求項5】 (b)リン酸メラミン系難燃剤がリン酸
    メラミン、ピロリン酸メラミン、ポリリン酸メラミンの
    中から選ばれた少なくとも1種からなることを特徴とす
    る請求項1〜4のいずれかに記載の難燃性強化ポリアミ
    ド樹脂組成物の製造方法。
  6. 【請求項6】 (b)リン酸メラミン系難燃剤の平均粒
    径が0.5〜20μmであることを特徴とする請求項1
    〜5のいずれかに記載の難燃性強化ポリアミド樹脂組成
    物の製造方法。
  7. 【請求項7】 (b)リン酸メラミン系難燃剤がポリリ
    ン酸メラミンであり、その縮合度が5以上であることを
    特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の難燃性強化
    ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
  8. 【請求項8】 無機質強化材のフィード口(C)よりさ
    らに下流に設けたベント口より、発生ガス成分を−1
    3.3kPa〜−101.08kPaの範囲で減圧除去
    することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の
    難燃性強化ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
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