JP2015522098A - 補強充填材存在下の化学発泡方法 - Google Patents
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Abstract
Description
− 使いやすさ、
− 製造することができる物品の形状、特に、複雑な形状の物品の製造の柔軟性、
− 高度の発泡を得るために、特に、発泡の程度、
− 射出成形法で、特に、気泡のサイズの制御;頻繁に、気泡のサイズはむしろ不均一である及び/又は所望のサイズに合致していない、
− 最終材料での気泡の分布、
− 以下の観点から満足できる、まさに良好な若しくは優れた特性を有する物品の製造:
・ 断熱、
・ 特に温度における及び/又は衝突した場合のエネルギーの吸収に対する、機械的強度、
・ 耐溶媒性、
・ 吸水、
・ 寸法安定性、
・ 外観、
・ 成形中の収縮、及び/又は
・ 経費、
の観点から、満足できないことが判明し得、極めて特に、先行技術の方法は、極めて特に重量の削減と相まって、これらの特性のいくつか又はすべての良好な折衷を示す物品を製造する点で満足できないものであり得る。
− 断熱、
− 耐溶媒性、
− 特に温度における、曲げ強度、衝撃強度及び/又は圧縮強度等の機械的強度、
− 減量、
− 衝突した場合のエネルギーの吸収、
− 密度、
− 耐熱性、
− 外観、及び
− 経費
のうちの、少なくとも二点、特に少なくとも三点、まさに少なくとも四点において良好な折衷を示す物品を製造する点で不十分であることが判明し得る。
a)− 少なくとも1つのポリアミドPA、
− 少なくとも1つの化合物Uであって、前記化合物Uが少なくとも1つのウレタン官能基を含み、特にポリウレタンPUである化合物U、
− 少なくとも1つの補強充填材であって、補強充填材の含有量が、組成物の総重量に対して、10重量%以上である補強剤、
を含む、まさにそれらからなる組成物を、
− 化合物Uが、CO2を、直接に又は間接的に発生させ、
− ポリアミドが溶融し、特に組成物が射出可能な
温度Tに加熱する工程、
b)前記組成物を射出するか又は押出す工程であって;特に、射出が射出成形である工程、
c)発泡物品を回収する工程
を含む発泡物品の製造方法であり、
極めて特に、前記組成物は、加熱前に遊離イソシアネートがない。本組成物は、周囲温度でCO2を発生させず;特に、それは、100℃未満の温度でCO2を発生させない。
− 少なくとも1つのポリアミド、
− 少なくとも1つの化合物Uであって、前記化合物Uが少なくとも1つのウレタン官能基を含み、特にポリウレタンPUである化合物U、
− 少なくとも1つの補強充填材であって、補強充填材の含有量が、組成物の総重量に対して、10重量%以上である補強充填材、
を含む、まさにそれらからなる発泡性顆粒である。
− ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又は天然繊維等の繊維状充填材(天然繊維の中で、麻繊維及び亜麻繊維が言及されてもよい);
− ガラスマイクロビーズ、ガラス粉末、炭酸カルシウム、カオリン、特にか焼カオリン、ゼオライト、バライト、雲母、カオリナイト、タルク、黒鉛、二硫化モリブデン、ウォラストナイト、ナノクリスタル、カーボンナノチューブ、アルミナ、シリカ、モンモリロナイト等の粘土、リン酸ジルコニウム、銅又は珪藻土等の、非繊維状充填材、特に球状、粒子状、板状若しくは針状充填材及び/又は剥離可能な若しくは剥離できないナノフィラー(これらの充填材は単独で又は混合物として使用することが可能である)から選択され得る。
− 組成物の総重量に対して、20重量%〜89.5重量%の範囲の含有量で少なくとも1つ、特に1つのポリアミドPA、
− 組成物の総重量に対して、0.5重量%〜15重量%の範囲の含有量で、少なくとも1つ、特に1つの化合物U、特にポリウレタンPU、
− 組成物の総重量に対して、10重量%〜70重量%の範囲の含有量でガラス繊維、
− 任意に、特に上記のような、添加剤、
を含む、まさにそれらからなる。
η100≦12.82(X)+239
η1000≦3.62(X)+139
[式中、ηは、Pa・s単位で表され、そして100s−1の剪断速度(η100)、又は1000s−1の剪断速度(η1000)のいずれかで、ポリアミド組成物の融点よりも15℃高い温度で測定されるポリアミド組成物の見掛けの溶融粘度であり、Xは、組成物の総重量に対して、ポリアミドマトリックス中に不均一に分散された添加剤の重量割合に相当する]
に相当する見掛け溶融粘度を示す。
− 任意に顆粒の形態の、特に本説明に定義されるような、ポリアミド組成物が、実施例3に記載されるシャット−オフノズル及び金型を備えたプレスで射出成形され、
− 1.5cmの幅の試験片が、このようにして得られた成形ディスクの全体長さから切り取られ、この試験片が、射出点とディスクの中心を通る直径を中心とし、
− ディスクの中心に置かれた試験片の切断面が取り外され、そして磨かれ、
− 走査電子顕微鏡法によるこの切断面の観察が、顕微鏡写真上でディスクの全層を見るために、25の倍率で実施され、
− 基準直径よりも大きい直径を有する気泡の数での百分率が、顕微鏡写真の全表面にわたって基準直径よりも大きい直径を有する気泡の数対顕微鏡写真の全表面にわたって5μmよりも大きい直径を有する気泡の総数の比に100を乗じることによって求められる。
− 百分率として表される基準直径未満の直径を有する気泡の含有量が、式:「100−基準直径よりも大きい直径を有する気泡の数での百分率」 によって最終的に得られる。
この手順は、この百分率の平均値を得るために5回繰り返される。
ポリアミドの粘度数(VN)は、標準ISO EN 307に従って、90%ギ酸に溶解されるポリマーの0.5%溶液から出発して測定する。
使用される化合物は以下の通りである:
− 69/31重量/重量のPA/ガラス繊維組成物:ガラス繊維で補強されたこのポリアミド組成物は、138ml/gのVN及び末端基含有量AEG=56meq/kg、CEG=74meq/kgを有するポリアミド66、及び10μmの直径を有するガラス繊維から調製した。ガラス繊維は、この組成物のポリアミド中に均一に分布している。組成物中のガラス繊維の平均長さは230μmであり、その含水量は1000ppmである。
− PA:138ml/gのVNを有し、1000ppmの水を含むポリアミド66。末端基の含有量:AEG=56meq/kg、CEG=74meq/kg。
− PU:Huntsmanによって名称Krystalgran PN03−214で販売されるε−カプロラクトン(イプシロン−カプロラクトン)に基づく脂肪族熱可塑性ポリウレタン。
使用される化合物は以下の通りである:
− 1000ppmの水を含む実施例1に記載された組成物1。
− 1000ppmの水を含む実施例1に記載された組成物2。
実施例1及び2の発泡性顆粒の発泡は、
・ 3mmの直径のシャットオフノズル、及び
・ 85mmの直径の及び3mmの厚さの2つのディスクに相当し、材料流れをシングルディスク中へのみ導くように修正された「AIMインサートディスク」インサートが導入されているAxxicon AIMTMインサートを含む金型システム(このインサートは、ディスクの外周一面に均一に分布したガス抜き領域とディスクのエッジ上に置かれたシングル射出点とを示す)
を備えたArburg Allrounder 220D 350−90射出成形機(スクリュー直径:30mm、L/D=15、最大クランプ力 350kN)を用いて溶融相で実施する。
試験2のディスクの特性を次表5にまとめる。
Claims (21)
- 以下の工程:
a)組成物を加熱する工程であって、
− 少なくとも1つのポリアミドPA、
− 少なくとも1つの化合物Uであって、前記化合物Uが少なくとも1つのウレタン官能基を含み、特にポリウレタンPUである化合物U、
− 少なくとも1つの補強充填材であって、該補強充填材の含有量が、組成物の総重量に対して、10重量%以上である補強充填材
を含む、まさにそれらからなる組成物を、
− 該化合物Uが、CO2を、直接に又は間接的に発生させ、
− 該ポリアミドが溶融し、特に該組成物が射出可能な
温度Tに加熱する工程、
b)前記組成物を射出するか又は押出す工程であって;特に、この射出が射出成形である工程、
c)発泡物品を回収する工程
を含む発泡物品の製造方法。 - 補強充填材が繊維状充填材及び非繊維状充填材から選択されることを特徴とする請求項1に記載の方法であって、
− 繊維状充填材が、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又は麻繊維及び亜麻繊維のような天然繊維等であり、
− 非繊維状充填材が、特に球状、粒子状、板状若しくは針状充填材及び/又は剥離可能な若しくは剥離できないナノフィラーであり、これらの充填材の中に、ガラスマイクロビーズ、ガラス粉末、炭酸カルシウム、カオリン、特にか焼カオリン、ゼオライト、バライト、雲母、カオリナイト、タルク、黒鉛、二硫化モリブデン、ウォラストナイト、ナノクリスタル、カーボンナノチューブ、アルミナ、シリカ、粘土、モンモリロナイト等、リン酸ジルコニウム、銅又は珪藻土が言及されてもよい、
方法。 - 補強充填材が、特に1〜4の範囲の形状係数を有するブロック、特に10〜1000の範囲の形状係数を有する板状材、特に3〜30の範囲の形状係数を有する針状充填材、及び/又は特に10〜150の範囲の形状係数を有する繊維であることを特徴とする、請求項2に記載の方法。
- 補強充填材が、ガラス繊維、炭素繊維、及びウォラストナイト等の針状充填材から選択されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法であって、該ガラス繊維は、成形されていてもいなくても、又はこれらの混合物であってもよい、方法。
- 組成物が、該組成物の総重量に対して10重量%〜70重量%、特に15重量%〜60重量%、又はまさに25重量%〜50重量%の範囲の含有量の補強充填材を含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物のポリアミドが、10000g/mol以上、好ましくは12000g/mol以上、より好ましくは更に14000g/mol以上の数平均モル質量Mnを示すことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物のポリアミドが、35000g/mol以下、好ましくは30000g/mol以下、より好ましくは更に20000g/mol以下の数平均モル質量Mnを示すことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物のポリアミドが、ポリアミド6、ポリアミド6,6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド4,6、ポリアミド6,10、ポリアミド10,10、ポリアミド12,12、ポリアミド10,12、ポリアミド6,36及びそれらのコポリマー;半芳香族ポリアミド、特にMXD6、テレフタル酸及び/又はイソフタル酸から得られるポリフタルアミド、及びコポリアミド66/6T若しくはコポリアミド6T/6I等の、それらのコポリアミド、6T、9T及び10Tに基づくポリアミド及びコポリアミド、並びにそれらのコポリマー及びアロイから選択されることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- ポリアミドPAが、組成物の総重量に対して20重量%〜89.9重量%、特に25重量%〜85重量%、とりわけ33重量%〜80重量%又はまさに50重量%〜75重量%の範囲の含有量で組成物中に存在し得ることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 発生するCO2が、少なくとも80体積%、特に少なくとも85体積%又はまさに少なくとも90体積%であり、直接に又は間接的に、化合物Uを含む反応に由来することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 化合物Uが、ポリウレタン、PUとしても知られ、又はアルコール若しくはフェノール型でブロック化されるポリイソシアネートの化合物であること、特に、それが熱可塑性ポリウレタンであること、特に、それが2000g/mol以上の数平均モル質量を示すことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物が、PAと化合物Uの総重量に対して0.1重量%〜33重量%、特に0.5重量%〜20重量%、とりわけ1重量%〜11重量%、極めて特に2重量%〜6重量%又はまさに2.5重量%〜5重量%の範囲の含有量の化合物Uを含み、特にポリウレタンPUを含むことを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- PA/化合物Uの重量比が、2〜1000、特に4〜200、とりわけ8〜100、極めて特に15〜50又はまさに20〜40の範囲であることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 工程a)及びb)が射出成形によって実施されることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物が発泡性顆粒の形態にあることを特徴とする、請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
- 物品が、少なくとも98%、まさに少なくとも99%の気泡の数を示し、該気泡の直径が、250μm未満、特に150μm未満、とりわけ100μm未満又はまさに60μm未満であることを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
- 組成物が、以下の関係:
η100≦12.82(X)+239
η1000≦3.62(X)+139
[式中、ηは、Pa・s単位で表され、そして100s−1の剪断速度(η100)、又は1000s−1の剪断速度(η1000)のいずれか、ポリアミド組成物の融点よりも15℃高い温度で測定されるポリアミド組成物の見掛け溶融粘度であり、Xは、組成物の総重量に対して、ポリアミドマトリックス中に不均一に分散された添加剤の重量割合に相当する]
に相当する見掛け溶融粘度を示すことを特徴とする、請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。 - − 少なくとも1つのポリアミド、
− 少なくとも1つの化合物Uであって、前記化合物Uが少なくとも1つのウレタン官能基を含み、特にポリウレタンPUである化合物U、
− 少なくとも1つの補強充填材であって、補強充填材の含有量が、組成物の総重量に対して、10重量%以上である補強充填材
を含む、まさにそれらからなる、発泡性顆粒。 - 請求項1〜17のいずれか一項により定義される組成物又は特に射出成形による発泡物品の製造のため請求項17により定義される発泡性顆粒の使用。
- 請求項1〜17のいずれか一項により定義される方法により得ることができる発泡体又は発泡物品。
- 特に請求項1〜17のいずれか一項により定義されるような方法によって得られる、発泡物品中に存在する気泡のサイズの制御を向上させることを可能にする試剤としての補強用繊維の使用。
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