JP2003176407A - 難燃性ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

難燃性ポリアミド樹脂組成物

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 難燃性が極めて高く、かつ機械物性および流
動性に優れたポリアミド樹脂組成物を得る。 【解決手段】 (a)ヘキサメチレンアジパミド単位を
主たる構成成分とするポリアミド樹脂100質量部、
(b)シアヌル酸メラミン1.5〜20質量部および(c)
ポリアミド樹脂の成形温度以上の分解温度を有する発泡
剤0.03〜2質量部とからなることを特徴とする難燃性ポ
リアミド樹脂組成物。好ましくは、前記(a)ポリアミ
ド樹脂が、相対粘度2.6〜3.5のポリアミド66樹脂60〜
100質量%と相対粘度が1.5〜2.3のポリアミド6樹脂40
〜0質量%とからなることを特徴とする難燃性ポリアミ
ド樹脂組成物。

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、流動性に優れ、特に、電気・電子分野のコネクタ
ー等の部品、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。特に近
年、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、こ
の為、アンダーライターズ・ラボラトリーのUL−94
V−0規格に適合する難燃レベルの高度化検討が数多
くなされている。そしてそれらにおいては一般にハロゲ
ン系難燃剤やトリアジン系難燃剤を添加する方法が提案
されている。
【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63-3
17552号公報)、臭素化スチレンー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。
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。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。
【0004】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)が知られてい
る。これらの技術で得られた組成物は成形時の熱安定性
にすぐれているが、添加されるこれらの化合物の粒径、
混練条件によってバラつき、それらを考慮して多量にこ
の付加物を添加すると、成形品の外観が損なわれ、同時
に物性も低下するなどの問題がある。以上のことから、
成形性に優れ薄肉成形品でUL94V−0規格を満足す
る非ハロゲンベースの難燃性ポリアミド樹脂の出現が強
く渇望されている。
【0005】
【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、機械物性と流動性に優れる難燃性ポリ
アミド樹脂組成物を提供することにある。
【0006】
【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、ポリアミド樹脂及びシアヌル酸メラミン
を組合わせた系に特定の発泡剤を配合した際に、前記本
発明目的を達成しうることを見いだし、この知見に基づ
き本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明の要
旨は次の通りである。 (1)(a)ヘキサメチレンアジパミド単位を主たる構
成成分とするポリアミド樹脂100質量部、(b)シアヌ
ル酸メラミン1.5〜20質量部および(c)ポリアミド樹
脂の加工温度以上の分解温度を有する発泡剤0.03〜2質
量部とからなることを特徴とする難燃性ポリアミド樹脂
組成物。 (2)前記(c)発泡剤がテトラゾール系発泡剤である
ことを特徴とする前記(1)に記載の難燃性ポリアミド
樹脂組成物。 (3)前記(a)ポリアミド樹脂が、相対粘度2.6〜3.5
のポリアミド66樹脂60〜100質量%と相対粘度が1.5〜
2.3のポリアミド6樹脂40〜0質量%とからなることを特
徴とする前記(1)又は(2)に記載の難燃性ポリアミ
ド樹脂組成物。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明で用いられるポリアミド樹脂(a)は、ヘ
キサメチレンアジパミド単位を主たる構成成分とするポ
リアミドである。ここで、「ヘキサメチレンアジパミド
を構成成分とする」とは、混合または共重合によってヘ
キサメチレンアジパミド単位が、ポリアミド樹脂(a)
に導入されていることを意味する。ヘキサメチレンアジ
パミド単位以外の成分としては、ポリアミド46、ポリ
アミド6、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリ
アミド11、ポリアミド12等の脂肪族ポリアミドやヘ
キサメチレンテレフタルアミド、テトラメチレンイソフ
タルアミド、ヘキサメチレンイソフタルアミド、メタキ
シリレンアジパミドなどのテレフタル酸、イソフタル
酸、キシリレンジアミン等の芳香族成分を含む芳香族ポ
リアミド等を用いることができる。薄肉成形品において
高い難燃性と優れた成形性が得られる点から、ポリアミ
ド66とポリアミド6との混合ポリアミドが好ましく、
特に相対粘度2.7〜3.5のポリアミド66 60〜
100質量%と相対粘度が1.5〜2.3のポリアミド
6 40〜0重量%とからなるポリアミドが最も好まし
い。
【0008】シアヌル酸メラミン(b)の配合割合はヘ
キサメチレンアジパミド単位を主たる構成成分とするポ
リアミド樹脂(a)100質量部あたり1.5〜20質
量部である。シアヌル酸メラミンの配合割合が、1.5
質量部未満では、得られる組成物の難燃性が不十分なも
のとなる。一方、20質量部を超えると、得られる組成
物の機械物性が低下する。
【0009】シアヌル酸メラミンは、シアヌル酸とメラ
ミンとの等モル反応物であり、たとえばシアヌル酸の水
溶液とメラミンの水溶液とを混合し、70〜100℃程度の
温度で撹拌させながら反応させ、得られる沈澱物を濾過
させることによって得ることができる。成形品の機械物
性、外観の点からは、シアヌル酸メラミンの粒径は10
0μm以下が好ましく、さらに好ましくは50μm以下
であり、このような粒径に粉砕して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。
【0010】本発明においては、ポリアミド樹脂の加工
温度以上の分解温度を有する発泡剤(c)を配合する必
要がある。(c)成分の配合割合は、ヘキサメチレンア
ジパミド単位を主たる構成成分とするポリアミド樹脂
(a)100質量部に対して、0.03〜2質量部であ
る。発泡剤の配合割合が、0.03質量部未満では、得
られる組成物の難燃性が不十分なものとなる。一方、2
質量部を超えても、得られる組成物の難燃性が悪化す
る。
【0011】本発明で用いられる発泡剤は、ポリアミド
樹脂の加工温度以上の分解温度を有することが必要であ
る。本発明では、ヘキサメチレンアジパミド単位を主体
とするポリアミドを用いるので、発泡剤の分解温度は、
通常280℃以上、好ましくは290℃以上、より好ま
しくは300℃以上であればよい。このような条件を満
たす発泡剤として、テトラゾール系発泡剤が使用でき
る。テトラゾール系発泡剤とは、窒素4原子及び炭素1
原子で構成されている5員環を有する化合物であり、燃
焼時に発生するダイオキシンなどの環境汚染がなく、加
熱分解させた場合に、窒素、炭酸ガス、水蒸気などのガ
スしか発生しない。テトラゾール系化合物の中で好まし
いのは、高度な難燃性が得られるという点で、該化合物
が熱分解した時の該化合物1g当たりのガス発生量が多
い化合物である。そのようなテトラゾール系化合物とし
ては、1H−テトラゾールの金属塩、アミン塩などの1
H−テトラゾール誘導体、もしくは5,5’−ビス−1
H−テトラゾールの金属塩、アミン塩などの5,5’−
ビス−1H−テトラゾール誘導体、もしくは5−メチル
−1H−テトラゾールの金属塩、アミン塩などの5−メ
チル−1H−テトラゾール誘導体、もしくは5−フェニ
ル−1H−テトラゾールの金属塩、アミン塩などの5−
フェニル−1H−テトラゾール誘導体、もしくは5−ア
ミノ−1H−テトラゾールの金属塩、アミン塩などの5
−アミノ−1H−テトラゾール誘導体、もしくは1H−
テトラゾール−5−カルボキシレートの金属塩、アミン
塩などの1H−テトラゾール−5−カルボキシレート誘
導体などが挙げられ、1H−テトラゾール−5−イル−
グアニジンが最も好ましい。テトラゾール系化合物には
1H−テトラゾール誘導体の互変異性体である2H−テ
トラゾール誘導体があるが、本発明では2H−テトラゾ
ール誘導体であっても良い。本発明におけるテトラゾー
ル系発泡剤は単独で添加しても良いし、2種類以上を併
用しても良い。
【0012】本発明では、更に無機系の難燃助剤を機械
的物性や成形加工性に悪影響を与えない範囲において添
加することもできる。好ましい難燃助剤としては、酸化
マグネシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウ
ム、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化鉄、酸化硼素、硼酸亜鉛
等が挙げられる。
【0013】本発明の難燃性ポリアミド樹脂組成物の製
造方法は、発泡剤の分解温度がポリアミドの加工温度以
上であれば、特に限定はなく、ポリアミド樹脂、シアヌ
ル酸メラミン、発泡剤を常用の単軸または2軸の押出機
やニーダー等の混練機を用いて、溶融混練する方法等を
用いることができる。溶融混練の際には、シアヌル酸メ
ラミン、発泡剤をサイドフィードする方法が好ましい。
【0014】本発明の難燃性ポリアミド樹脂組成物に
は、本発明の目的を損なわない範囲で、他の成分、例え
ば顔料、染料等の着色剤や、ポリアミド樹脂の一般的な
熱安定剤である銅系熱安定剤(例えばヨウ化銅、酢酸銅
等とヨウ化カリウム、臭化カルウムとの併用)、ヒンダ
ードフェノール系酸化劣化防止剤に代表される有機系耐
熱剤、耐候性改良剤、核剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤
等の添加剤、充填材、他の樹脂ポリマー等を添加するこ
とが出来る。
【0015】本発明の組成物は、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。
【0016】
【実施例】以下に実施例および比較例をあげ、本発明を
具体的に説明する。 1.原料 1)ポリアミド66樹脂(以下、PA66とする。) ・デュポン社製101NC(相対粘度2.7)。 2)ポリアミド6樹脂(以下、PA6とする。) ・ユニチカ社製A1015(相対粘度2.05)。 3)シアヌル酸メラミン ・日産化学社製MC-440(以下、MCとする。) 4)テトラゾール系発泡剤 ・東洋化成工業社製BHT-GAT(1H−テトラゾール−5
−イル−グアニジン)、 分解温度312℃(以下、GATとする。) ・東洋化成工業社製BHT(1H−テトラゾール)、分
解温度263℃ ・東洋化成工業社製P5T(5−フェニル−1H−テト
ラゾール)、分解温度217℃ 2.評価方法 1)相対粘度 JIS K6810に従って98%硫酸での相対粘度を
測定した。 2)発泡剤の分解温度 TGAで測定を行い、温度−重量減少の曲線に基づいて
決定した。この曲線の変曲点に引いた接線とベースライ
ン(曲線において、重量減少がゼロである実質的に直線
の部分)との交点の温度を分解温度と定義した。 3)引張強度および引張伸度 ASTM D638に準じて測定した。 4)曲げ強度および曲げ弾性率 ASTM D790に準じて測定した。 5)アイゾッド衝撃値 ASTM D256に準じて測定した。 6)難燃性 UL94(米国Under Writers 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1/32インチ(約0.8mm)とした。 7)流動性 東芝機械社製IS100E-i3A射出成形機に幅20mm、厚み1
mmのバーフロー金型を取り付け、樹脂温度260℃とし
たときの樹脂組成物の流動性をバーフロー流動長(単
位:mm)で評価した。値が大きいほど流動性に優れる
ことを示す。
【0017】実施例1 100質量部のPA66(相対粘度2.7)を0.03質量部のCuI及
び0.1質量部のKIとともにクボタ社製連続定流供給装置
を用いて、サイドフィーダー付同方向2軸押出機(東芝
機械社製TEM‐37BS)の主供給口に供給した。また、サ
イドフィーダーより10質量部のMCおよび0.1質量部のGAT
を供給した。樹脂温度280℃、吐出量14kg/時で溶融混
練を行い、ノズルからストランド状に引取った樹脂組成
物を水浴にくぐらせて冷却固化し、ペレタイザーでカッ
ティングした後、100℃で12時間熱風乾燥することによ
って樹脂組成物のペレットを得た。次いで、得られた樹
脂組成物ペレットを、射出成形機(東芝機械社製IS100E
-i3A)を用いて樹脂温度260℃で成形し、各種試験片を
作製した。これらについて機械的物性、難燃性を評価し
た。その結果を表1に示す。
【0018】実施例1〜7、比較例1〜5 MC及び発泡剤の配合割合を表1に示す割合にした以外は
実施例1と同様にしてペレットを得て、諸特性を調べ
た。ただし、比較例3〜5については樹脂組成物の混練
時に発泡が生じたため、ストランド切れが頻発し、評価
に必要なペレットが得られなかった。また、実施例6、
7、比較例5については、PA6を配合した。これらの結
果を表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】実施例1〜7では、機械物性、難燃性とも
に優れたポリアミド樹脂組成物が得られた。比較例1は
MCを配合しなかったため、難燃性が低かった。比較例2
では、発泡剤を配合しなかったため、難燃性を満足する
ものではなかった。比較例3〜5はポリアミド樹脂の成
形温度未満の分解温度を有する発泡剤を使用したため、
コンパウンド時の操業性が悪く、各種評価に必要なペレ
ットを得ることができなかった。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、難燃性が極めて高く、
機械物性と流動性に優れたポリアミド樹脂組成物が得ら
れ、特に、電気・電子分野のコネクター等の部品、自動
車分野の電装部品等の部品材料に好適に用いることがで
きる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)ヘキサメチレンアジパミド単位を主
    たる構成成分とするポリアミド樹脂100質量部、(b)
    シアヌル酸メラミン1.5〜20質量部および(c)ポリア
    ミド樹脂の加工温度以上の分解温度を有する発泡剤0.03
    〜2質量部とからなることを特徴とする難燃性ポリアミ
    ド樹脂組成物。
  2. 【請求項2】前記(c)発泡剤がテトラゾール系発泡剤
    であることを特徴とする請求項1に記載の難燃性ポリア
    ミド樹脂組成物。
  3. 【請求項3】前記(a)ポリアミド樹脂が、相対粘度2.
    6〜3.5のポリアミド66樹脂60〜100質量%と相対粘度
    が1.5〜2.3のポリアミド6樹脂40〜0質量%とからなる
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の難燃性ポリ
    アミド樹脂組成物。
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