JP2010059366A - 耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーボンブラックを予め半芳香族ポリアミドとマスターバッチ化し、それと脂肪族ポリアミドとを混練することを特徴とする樹脂組成物の製造方法。好ましい脂肪族ポリアミド樹脂と半芳香族ポリアミド樹脂との配合割合は、脂肪族ポリアミド樹脂100重量部に対し半芳香族ポリアミド樹脂が2〜20重量部であり、カーボンブラックの好ましい配合量は、脂肪族ポリアミド樹脂と半芳香族ポリアミド樹脂の合計100重量部に対し0.05〜10重量部である。
【選択図】なし
Description
脂肪族ポリアミドは、周知のように、ω−アミノ酸若しくはそのラクタム、脂肪族ジカルボン酸、脂肪族ジアミンなどを原料とし、これらを重(縮)合させることにより得られる。ω−アミノ酸としては、ε−アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、9−アミノノナン酸、11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸などが挙げられる。ラクタムとしては、ε−カプロラクタム、エナントラクタム、カプリルラクタム、ラウリルラクタム、α−ピロリドンなどが挙げられる。
ジアミンとしては、ヘキサメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4(又は2,4,4)−トリメチルヘキサメチレンジアミン、ビス(4−アミノ−3−メチル)シクロヘキシルメタンなどが挙げられる。
半芳香族ポリアミドは、上記の脂肪族ポリアミドにおいて、原料のジアミン又はジカルボン酸を芳香族ジアミン又は芳香族ジカルボン酸で置換したものである。置換は原料のジアミン又はジカルボン酸の全てであっても、一部であってもよい。通常は芳香族成分が全成分(ジアミン成分、ジカルボン酸成分及びアミノカルボン酸成分)の30〜50モル%、好ましくは30〜45モル%となるように置換する。芳香族成分が30モル%未満のものは、結晶化速度を遅くする作用に乏しい。
本発明においては、半芳香族ポリアミドが非晶性であることが好ましい。非晶性ポリアミドとしては、ポリアミド6I/6T、イソフタル酸、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ラウロラクタムの共重合体等が挙げられる。非晶性ポリアミドのガラス転移温度は100℃以上が好ましく、110℃以上がより好ましい。流動性の点から190℃以下が好ましく、170℃以下がより好ましい。なお、本発明において非晶性とは、示差走査熱量計(DSC)で測定した結晶融解熱量が1cal/gポリマー未満のものをいう。
また、脂肪族ポリアミド及び半芳香族ポリアミドは、一般に成形に用いられているものであればよい。通常は、96%硫酸中、濃度1重量%、温度23℃で測定した相対粘度で、1.9〜4、好ましくは2.0〜3.8のものを用いる。
樹脂組成物に占めるカーボンブラックの量は任意であるが、ポリアミド樹脂(本樹脂組成物の脂肪族ポリアミド及び半芳香族ポリアミドの合計量)100重量部に対し少なくとも0.05重量部は含有させないと、所望の効果を発現させることは困難である。通常はポリアミド樹脂100重量部に対して0.1重量部以上、特に0.5重量部以上含有させる。逆に含有量を多くしすぎると、樹脂組成物から得られる成形品の剛性その他の機械的強度が低下するので、通常は10重量部までとすべきである。カーボンブラックの含有量は、ポリアミド樹脂100重量部に対し8重量部以下、特に5重量部以下が好ましい。
この脂肪族ポリアミドと半芳香族ポリアミドから成るポリアミド樹脂にカーボンブラックを含有させると耐候性が向上するのは、カーボンブラックが半芳香族ポリアミドを光線から遮蔽するためと考えられる。そして本発明によれば、このカーボンブラックによる光線遮蔽効果がより有効に機能するため耐光性が更に向上すると考えられる。この効果の発現は、カーボンブラックも半芳香族ポリアミドも、共に炭素6員環構造を有しているためであると考えられる。炭素6員環構造を有する両者を溶融混練すると、この環構造相互の親和性によりカーボンブラックは半芳香族ポリアミドに強く配位する。このような組成物をマスターバッチとして得、次いで、この樹脂組成物(マスターバッチ)を脂肪族ポリアミドと混練する。このような手法でカーボンブラックと半芳香族ポリアミドとの樹脂組成物(マスターバッチ)を脂肪族ポリアミドに溶融混練すると、カーボンブラックは脂肪族ポリアミド中にあっても半芳香族ポリアミドの近くに多く存在することになり、半芳香族ポリアミドを光線から保護し、耐候性を向上させるものと考えられる。
混合装置及び混練装置としては、樹脂組成物の製造で常用されているものを用いればよい。例えば、混合装置としてはヘンシュルミキサー、リボンブレンダー、タンブラーなどを用いる。混練装置としては通常は単軸又は2軸の押出機を用いる
<原料>
脂肪族ポリアミド−1;ポリアミド6、商品名「ノバミッド 1010J」、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、相対粘度 2.5
脂肪族ポリアミド−2;ポリアミド66、商品名「Zytel FE3218」、Dupont社製、相対粘度 2.8
脂肪族ポリアミド−3;ポリアミド6/66、商品名「ノバミッド 2010J」、三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製、相対粘度 2.5
半芳香族ポリアミド−2;メタキシレンジアミンとアジピン酸との重縮合物で末端カルボキシル基濃度80μeq/g、末端アミノ基濃度40μeq/、[NH2]/[COOH]=40/80=0.50、相対粘度2.2の結晶性半芳香族ポリアミドである。
マスターバッチ−2;半芳香族ポリアミドとカーボンブラックとの80:20(重量比)の組成物。この半芳香族ポリアミドは、イソフタル酸、テレフタル酸(イソフタル酸:テレフタル酸(モル比)=2:1)とヘキサメチレンジアミンとの重縮合物で、末端カルボキシル基濃度160μeq/g、末端アミノ基濃度22μeq/g、[NH2]/[COOH]=22/160=0.14、ガラス転移温度140℃の非晶性半芳香族ポリアミドである。
マスターバッチ−4;半芳香族ポリアミドとカーボンブラックとの80:20(重量比)組成物。この半芳香族ポリアミドは、メタキシレンジアミンとアジピン酸との重縮合物で、末端カルボキシル基濃度64μeq/g、末端アミノ基濃度16μeq/g、[NH2]/[COOH]=16/64=0.25、相対粘度2.65の結晶性半芳香族ポリアミドである。
マスターバッチ−5;TR−55とカーボンブラックとの80:20(重量比)組成物。TR−55はEMS社の製品で、イソフタル酸、ビス(4−アミノ−3−メチルシクロヘキシル)メタン、ラウロラクタムの共重合体で、ガラス転移温度160℃、相対粘度2.65の非晶性半芳香族ポリアミドである。
カーボンブラック;商品名「#960」、三菱化学(株)製、平均一次粒子径16nm、DBP吸油量69cm3/100g、pH7.5。なおマスターバッチ−1〜マスターバッチ−5の製造にもこのカーボンブラックを用いた。
塩化銅;試薬特級、和光純薬工業(株)製
ヨウ化カリウム;試薬特級、和光純薬工業(株)製
表面外観の評価:
大きさ100mm×150mm、高さ50mmで厚さ2mmの箱形成形品を、樹脂温度275℃、金型温度90℃、射出速度50mm/sec、射出保圧時間12秒、冷却時間20秒で射出成形し、成形時の離型性及び成形品外観を下記の4段階で評価した。なお表面荒れは肉眼観察により評価した。
◎;離型性が良好で、表面荒れが殆ど見られない
○;離型性が良好であるが、表面荒れがやや認められる
△;離型性がやや悪く、表面荒れが認められる
×;離型性が悪く、表面荒れが著しい
鏡面砥ぎ#3000番仕上げの金型を用いて、70mm×70mm×3mmの鏡面角板を、樹脂温度275℃、金型温度90℃、射出速度30mm/sec、射出保圧時間12秒、冷却時間20秒で射出成形した。
[カーボンアーク試験]
この鏡面角板を用いて、ISO4898−2規格に従って、下記の条件でカーボンアーク試験を行った。
槽内温度;65±5℃
槽内湿度;50±5RH%
水噴霧時間;18分
水噴霧停止時間;102分
試験時間;1200時間
上記カーボンアーク試験前後の鏡面角板について、JIS Z8722規格の方法に準じて反射法によりカーボンアーク試験前後の色相差(ΔE)を測定した。測定にはスガ試験機(株)製の多光源分光測色計(MSC−5N−GV5)を用いた。光源系はd/8条件、光束はΦ15mmの条件で行った。ΔEの値が小さいほど耐候性に優れている。
[L値の測定]
上記カーボンアーク試験後の鏡面角板について、スガ試験機(株)製の多光源分光測色計(MSC−5N−GV5)を用いて測定した。光源系はd/8条件、光束はΦ15mmの条件で行った。数値が小さいほど黒色度が高い。
各種ポリアミドとカーボンブラックとを重量比で80:20となるように秤量し、タンブラーでよく混合した後、ベント付き2軸押出機(東芝機械(株)製、「TEM35B」、設定シリンダー温度275℃、スクリュー回転数300rpm)にメインホッパーより供給し溶融混練した。混練物はストランド状に押出して冷却し、切断してペレットとした。
表−1に示す配合比(重量比)で原料を配合した。ガラス繊維以外はタンブラーでよく混合した後、ベント付き2軸押出機(東芝機械(株)製、「TEM35B」、設定シリンダー温度275℃、スクリュー回転数300rpm)にメインホッパーより供給し、ガラス繊維はサイドフイード口から供給して、溶融混練した。混練物はストランド状に押出して冷却し、切断してペレットとした。このペレットを用いて上記の試験を行った。結果を表−1に示す。
Claims (8)
- 脂肪族ポリアミド及び半芳香族ポリアミドより成るポリアミド樹脂にカーボンブラックを含有させて成るポリアミド樹脂組成物を製造するに際し、カーボンブラックを半芳香族ポリアミドに含有させた樹脂組成物として脂肪族ポリアミドと混練することを特徴とする、耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- 脂肪族ポリアミド100重量部と半芳香族ポリアミド2〜20重量部より成るポリアミド樹脂にカーボンブラックを含有させて成るポリアミド樹脂組成物を製造するに際し、カーボンブラックを半芳香族ポリアミドに含有させた樹脂組成物として脂肪族ポリアミドと混練することを特徴とする、耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- 脂肪族ポリアミド100重量部と半芳香族ポリアミド3〜15重量部より成るポリアミド樹脂にカーボンブラックを含有させて成るポリアミド樹脂組成物を製造するに際し、カーボンブラックを半芳香族ポリアミドに含有させた樹脂組成物として脂肪族ポリアミドと混練することを特徴とする、耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- 半芳香族ポリアミドが、末端カルボキシル基濃度に対する末端アミノ基濃度の比([NH2]/[COOH])が0.6以下のものであることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- 半芳香族ポリアミドが非晶性であることを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- ポリアミド樹脂100重量部に対し、カーボンブラック0.05〜10重量部を含有させてなることを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- カーボンブラックが、平均一次粒子径が20nm以下のものであることを特徴とする、請求項1ないし6のいずれかに記載の耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
- 更に、無機強化材を含有することを特徴とする、請求項1ないし7のいずれかに記載の耐候性に優れたポリアミド樹脂組成物の製造方法。
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