JP2022055023A - ポリアミド樹脂組成物及びこれを含む成形品 - Google Patents
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Abstract
【課題】引張強度、流動性、振動溶着性、及び耐熱性に優れ、黒色着色されたポリアミド樹脂組成物を提供する。【解決手段】本実施形態の発明は、成分(A):JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂を55~75質量%と、成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤を0.05~1.00質量%と、成分(C):耐熱剤を0.05~0.50質量%と、成分(D):強化材を10~40質量%と、を含む、ポリアミド樹脂組成物に関する。【選択図】なし
Description
本発明は、ポリアミド樹脂組成物及びこれを含む成形品に関する。
ポリアミド樹脂は、ガソリン等の有機溶剤に対して優れた耐性を示すとともに、溶融時の流動性が高く成形性に優れ、熱特性や機械的特性に優れるため、自動車の外装材やエンジンルーム内部品として広く用いられている。また、ポリアミド樹脂に繊維状補強材やその他の材料を配合することにより、そのポリアミド樹脂の機械的特性、耐熱性、耐薬品性等を向上させて広範囲な工業的用途に適合させることが、試みられている。
ポリアミド樹脂の着色は、装飾、色分け、プラスチックの耐光性向上、内容物の保護や隠蔽等の目的で行われ、産業界では、黒色の着色成形物が最も重要である。ポリアミド樹脂の黒色着色は、従来から、カーボンブラック、黒色含金染料、アジン系染料及びペリノンブラック等の無機顔料や有機染顔料により行われている。
特許文献1には、ポリアミド樹脂及び着色剤を含む黒色ポリアミド樹脂組成物が開示されている。特許文献2及び3には、ポリアミド樹脂に耐熱剤等が配合されたポリアミド樹脂組成物等が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されたポリアミド樹脂組成物は、耐熱性に劣るという問題があった。また、特許文献2及び3に具体的に開示されたポリアミド樹脂組成物は、振動溶着性に劣るという問題があった。本発明は、これら問題点を鑑みてなされたものであり、引張強度、流動性、振動溶着性、及び耐熱性に優れ、かつ黒色着色されたポリアミド樹脂組成物を提供することを目的とする。
本発明の好ましい態様は、以下の事項に関する。
1. 成分(A):JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂を55~75質量%と、
成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤を0.05~1.00質量%と、
成分(C):耐熱剤を0.05~0.50質量%と、
成分(D):強化材を10~40質量%と、
を含む、ポリアミド樹脂組成物。
成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤を0.05~1.00質量%と、
成分(C):耐熱剤を0.05~0.50質量%と、
成分(D):強化材を10~40質量%と、
を含む、ポリアミド樹脂組成物。
2. 前記成分(B)がアジン系化合物を含む、上記1に記載のポリアミド樹脂組成物。
3. 前記アジン系化合物がニグロシンを含む、上記2に記載のポリアミド樹脂組成物。
4. 前記成分(C)が、成分(C1)銅化合物及び成分(C2)ハロゲン化カリウムを含む、上記1~3のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
5. 前記成分(D)がガラス繊維を含む、上記1~4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
6. (振動溶着強度/引張強度)で表される強度回復率が45%以上である、上記1~5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
7. 燃料混合気体と接触する成形品に用いられる、上記1~6のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
8. 上記1~7のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物を含む成形品。
本発明によれば、引張強度、流動性、振動溶着性、及び耐熱性に優れ、黒色着色されたポリアミド樹脂組成物を提供できる。
以下、本発明について詳細に説明する。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、
成分(A):JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂を55~75質量%と、
成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤を0.05~1.00質量%と、
成分(C):耐熱剤を0.05~0.50質量%と、
成分(D):強化材を10~40質量%と、
を含む。以下、各成分について説明する。
成分(A):JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂を55~75質量%と、
成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤を0.05~1.00質量%と、
成分(C):耐熱剤を0.05~0.50質量%と、
成分(D):強化材を10~40質量%と、
を含む。以下、各成分について説明する。
<成分(A):JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(A)JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂(「成分(A)」または「ポリアミド樹脂(A)」とも記載)を、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、55~75質量%含む。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(A)JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂(「成分(A)」または「ポリアミド樹脂(A)」とも記載)を、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、55~75質量%含む。
本実施形態において使用される脂肪族ポリアミド樹脂は、主鎖中にアミド結合(-CONH-)を有し、脂肪族の構成単位からなるポリアミド樹脂である。脂肪族ポリアミド樹脂は、脂肪族ホモポリアミドであってもよいし、脂肪族共重合ポリアミドであってもよく、これらを組み合わせて含んでもよい。また、脂肪族ポリアミド樹脂は、一種を単独で含んでもよいし、二種以上を組み合わせて含んでもよい。脂肪族ポリアミド樹脂は、ラクタム、アミノカルボン酸、又は脂肪族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸を原料として、溶融重合、溶液重合、固相重合等の公知の方法で重合、又は共重合することにより得られる。
ラクタムとしては、カプロラクタム、エナントラクタム、ウンデカンラクタム、ドデカンラクタム、α-ピロリドン、α-ピペリドン等が挙げられる。アミノカルボン酸としては、6-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-アミノドデカン酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
脂肪族ジアミンとしては、1,2-エタンジアミン、1,3-プロパンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,13-トリデカンジアミン、1,14-テトラデカンジアミン、1,15-ペンタデカンジアミン、1,16-ヘキサデカンジアミン、1,17-ヘプタデカンジアミン、1,18-オクタデカンジアミン、1,19-ノナデカンジアミン、1,20-エイコサンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、3-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
脂肪族ジカルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、トリデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、ヘキサデカン二酸、オクタデカン二酸、エイコサン二酸等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
脂肪族ポリアミドとしては、ポリカプロラクタム(ポリアミド6)、ポリウンデカンアミド(ポリアミド11)、ポリドデカンアミド(ポリアミド12)、ポリエチレンアジパミド(ポリアミド26)、ポリテトラメチレンスクシナミド(ポリアミド44)、ポリテトラメチレングルタミド(ポリアミド45)、ポリテトラメチレンアジパミド(ポリアミド46)、ポリテトラメチレンスベラミド(ポリアミド48)、ポリテトラメチレンアゼラミド(ポリアミド49)、ポリテトラメチレンセバカミド(ポリアミド410)、ポリテトラメチレンドデカミド(ポリアミド412)、ポリペンタメチレンスクシナミド(ポリアミド54)、ポリペンタメチレングルタミド(ポリアミド55)、ポリペンタメチレンアジパミド(ポリアミド56)、ポリペンタメチレンスベラミド(ポリアミド58)、ポリペンタメチレンアゼラミド(ポリアミド59)、ポリペンタメチレンセバカミド(ポリアミド510)、ポリペンタメチレンドデカミド(ポリアミド512)、ポリヘキサメチレンスクシナミド(ポリアミド64)、ポリヘキサメチレングルタミド(ポリアミド65)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ポリアミド66)、ポリヘキサメチレンスベラミド(ポリアミド68)、ポリヘキサメチレンアゼラミド(ポリアミド69)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ポリアミド610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ポリアミド612)、ポリヘキサメチレンテトラデカミド(ポリアミド614)、ポリヘキサメチレンヘキサデカミド(ポリアミド616)、ポリヘキサメチレンオクタデカミド(ポリアミド618)、ポリノナメチレンアジパミド(ポリアミド96)、ポリノナメチレンスベラミド(ポリアミド98)、ポリノナメチレンアゼラミド(ポリアミド99)、ポリノナメチレンセバカミド(ポリアミド910)、ポリノナメチレンドデカミド(ポリアミド912)、ポリデカメチレンアジパミド(ポリアミド106)、ポリデカメチレンスベラミド(ポリアミド108)、ポリデカメチレンアゼラミド(ポリアミド109)、ポリデカメチレンセバカミド(ポリアミド1010)、ポリデカメチレンドデカミド(ポリアミド1012)、ポリドデカメチレンアジパミド(ポリアミド126)、ポリドデカメチレンスベラミド(ポリアミド128)、ポリドデカメチレンアゼラミド(ポリアミド129)、ポリドデカメチレンセバカミド(ポリアミド1210)、ポリドデカメチレンドデカミド(ポリアミド1212)等の単独重合体や、これらを形成する原料単量体を数種用いた共重合体等が挙げられる。
これらの中でも、成形時の熱安定性や成形加工性の観点から、ポリアミド6(単独重合体)又はポリアミド6を形成する原料単量体と他の原料単量体の共重合体が好ましく、ポリアミド6がより好ましい。
脂肪族ポリアミドの製造装置としては、バッチ式反応釜、一槽式ないし多槽式の連続反応装置、管状連続反応装置、一軸型混練押出機、二軸型混練押出機等の混練反応押出機等、公知のポリアミド製造装置が挙げられる。重合方法としては溶融重合、溶液重合や固相重合等の公知の方法を用い、常圧、減圧、加圧操作を繰り返して重合することができる。これらの重合方法は単独で、あるいは適宜、組合せて用いることができる。
脂肪族ポリアミドは、前記ポリアミド原料を、アミン類の存在下に、溶融重合、溶液重合や固相重合等の公知の方法で重合、又は共重合することにより製造される。あるいは、重合後、アミン類の存在下に、溶融混練することにより製造される。このように、アミン類は、重合時の任意の段階、あるいは、重合後、溶融混練時の任意の段階において添加できるが、重合時の段階で添加することが好ましい。脂肪族ポリアミドは、その製造工程で末端封止することにより、好ましい相対粘度に容易にコントロールすることができる。
上記アミン類としては、モノアミン、ジアミン、トリアミン、ポリアミンが挙げられる。また、アミン類の他に、上記の末端基濃度条件の範囲を外れない限り、必要に応じて、モノカルボン酸、ジカルボン酸、トリカルボン酸等のカルボン酸類を添加してもよい。これら、アミン類、カルボン酸類は、同時に添加しても、別々に添加してもよい。また、下記例示のアミン類、カルボン酸類は、1種又は2種以上を用いることができる。
添加するモノアミンの具体例としては、メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、ヘプチルアミン、オクチルアミン、2-エチルヘキシルアミン、ノニルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタデシルアミン、オクタデシレンアミン、エイコシルアミン、ドコシルアミン等の脂肪族モノアミン、シクロヘキシルアミン、メチルシクロヘキシルアミン等の脂環式モノアミン、ベンジルアミン、β-フエニルメチルアミン等の芳香族モノアミン、N,N-ジメチルアミン、N,N-ジエチルアミン、N,N-ジプロピルアミン、N,N-ジブチルアミン、N,N-ジヘキシルアミン、N,N-ジオクチルアミン等の対称第二アミン、N-メチル-N-エチルアミン、N-メチル-N-ブチルアミン、N-メチル-N-ドデシルアミン、N-メチル-N-オクタデシルアミン、N-エチル-N-ヘキサデシルアミン、N-エチル-N-オクタデシルアミン、N-プロピル-N-ヘキサデシルアミン、N-プロピル-N-ベンジルアミン等の混成第二アミンが挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
添加するジアミンの具体例としては、1,2-エタンジアミン、1,3-プロパンジアミン、1,4-ブタンジアミン、1,5-ペンタンジアミン、1,6-ヘキサンジアミン、1,7-ヘプタンジアミン、1,8-オクタンジアミン、1,9-ノナンジアミン、1,10-デカンジアミン、1,11-ウンデカンジアミン、1,12-ドデカンジアミン、1,13-トリデカンジアミン、1,14-テトラデカンジアミン、1,15-ペンタデカンジアミン、1,16-ヘキサデカンジアミン、1,17-ヘプタデカンジアミン、1,18-オクタデカンジアミン、2-メチル-1,5-ペンタンジアミン、3-メチル-1,5-ペンタンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサンジアミン、5-メチル-1,9-ノナンジアミン等の脂肪族ジアミン、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)プロパン、5-アミノ-2,2,4-トリメチル-1-シクロペンタンメチルアミン、5-アミノ-1,3,3-トリメチルシクロヘキサンメチルアミン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、ビス(アミノエチル)ピペラジン、2,5-ビス(アミノメチル)ノルボルナン、2,6-ビス(アミノメチル)ノルボルナン、3,8-ビス(アミノメチル)トリシクロデカン、4,9-ビス(アミノメチル)トリシクロデカン等の脂環式ジアミン、m-キシリレンジアミン、p-キシリレンジアミン等の芳香族ジアミンが挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
添加するトリアミンの具体例としては、1,2,3-トリアミノプロパン、1,2,3-トリアミノ-2-メチルプロパン、1,2,4-トリアミノブタン、1,2,3,4-テトラミノブタン、1,3,5-トリアミノシクロヘキサン、1,2,4-トリアミノシクロヘキサン、1,2,3-トリアミノシクロヘキサン、1,2,4,5-テトラミノシクロヘキサン、1,3,5-トリアミノベンゼン、1,2,4-トリアミノベンゼン、1,2,3-トリアミノベンゼン、1,2,4,5-テトラミノベンゼン、1,2,4-トリアミノナフタレン、2,5,7-トリアミノナフタレン、2,4,6-トリアミノピリジン、1,2,7,8-テトラミノナフタレン等、1,4,5,8-テトラミノナフタレンが挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
添加するポリアミンは、一級アミノ基(-NH2)及び/又は二級アミノ基(-NH-)を複数有する化合物であればよく、例えば、ポリアルキレンイミン、ポリアルキレンポリアミン、ポリビニルアミン、ポリアリルアミン等が挙げられる。活性水素を備えたアミノ基は、ポリアミンの反応点である。
ポリアルキレンイミンは、エチレンイミンやプロピレンイミン等のアルキレンイミンをイオン重合させる方法、或いは、アルキルオキサゾリンを重合させた後、該重合体を部分加水分解又は完全加水分解させる方法等で製造される。ポリアルキレンポリアミンとしては、例えば、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチレンヘキサミン、或いは、エチレンジアミンと多官能化合物との反応物等が挙げられる。ポリビニルアミンは、例えば、N-ビニルホルムアミドを重合させてポリ(N-ビニルホルムアミド)とした後、該重合体を塩酸等の酸で部分加水分解又は完全加水分解することにより得られる。ポリアリルアミンは、一般に、アリルアミンモノマーの塩酸塩を重合させた後、塩酸を除去することにより得られる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。これらの中でも、ポリアルキレンイミンが好ましい。
ポリアルキレンイミンとしては、エチレンイミン、プロピレンイミン、1,2-ブチレンイミン、2,3-ブチレンイミン、1,1-ジメチルエチレンイミン等の炭素原子数2以上8以下のアルキレンイミンの1種又は2種以上を常法により重合して得られる単独重合体や共重合体が挙げられる。これらの中でも、ポリエチレンイミンがより好ましい。ポリアルキレンイミンは、アルキレンイミンを原料として、これを開環重合させて得られる1級アミン、2級アミン、及び3級アミンを含む分岐型ポリアルキレンイミン、あるいはアルキルオキサゾリンを原料とし、これを重合させて得られる1級アミンと2級アミンのみを含む直鎖型ポリアルキレンイミン、三次元状に架橋された構造のいずれであってもよい。さらに、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジプロピレントリアミン、トリプロピレンテトラミン、ジヘキサメチレントリアミン、アミノプロピルエチレンジアミン、ビスアミノプロピルエチレンジアミン等を含むものであってもよい。ポリアルキレンイミンは、通常、含まれる窒素原子上の活性水素原子の反応性に由来して、第3級アミノ基の他、活性水素原子をもつ第1級アミノ基や第2級アミノ基(イミノ基)を有する。
ポリアルキレンイミン中の窒素原子数は、特に制限はないが、4以上3,000以下であることが好ましく、8以上1,500以下であることがより好ましく、11以上500以下であることがさらに好ましい。また、ポリアルキレンイミンの数平均分子量は、100以上20,000以下であることが好ましく、200以上10,000以下であることがより好ましく、500以上8,000以下であることがさらに好ましい。
一方、添加するカルボン酸類としては、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、カプリン酸、ペラルゴン酸、ウンデカン酸、ラウリル酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、ミリストレイン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、アラキン酸、ベヘン酸、エルカ酸等の脂肪族モノカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、メチルシクロヘキサンカルボン酸等の脂環式モノカルボン酸、安息香酸、トルイン酸、エチル安息香酸、フェニル酢酸等の芳香族モノカルボン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ヘキサデカン二酸、ヘキサデセン二酸、オクタデカン二酸、オクタデセン二酸、エイコサン二酸、エイコセン二酸、ドコサン二酸、ジグリコール酸、2,2,4-トリメチルアジピン酸、2,4,4-トリメチルアジピン酸等の脂肪族ジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、ノルボルナンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、m-キシリレンジカルボン酸、p-キシリレンジカルボン酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、1,2,4-ブタントリカルボン酸、1,3,5-ペンタントリカルボン酸、1,2,6-ヘキサントリカルボン酸、1,3,6-ヘキサントリカルボン酸、1,3,5-シクロヘキサントリカルボン酸、トリメシン酸等のトリカルボン酸が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
また、脂肪族ポリアミドは、末端基濃度の異なる2種類以上のポリアミドの混合物でも構わない。この場合、ポリアミド混合物の末端アミノ基濃度、末端カルボキシル基濃度は、混合物を構成するポリアミドの末端アミノ基濃度、末端カルボキシル基濃度、及びその配合割合により決まる。
本実施形態においては、JIS K6920に準拠して、96重量%硫酸、ポリマー(ポリアミド樹脂)濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した脂肪族ポリアミドの相対粘度が、好ましくは2.5超、より好ましくは2.55以上であり、また、好ましくは3.2以下、より好ましくは3.2未満、さらに好ましくは3.0以下である。成分(A)として複数種の脂肪族ポリアミドを用いる場合の相対粘度は、それらの混合物の相対粘度を意味する。それぞれのポリアミド樹脂の相対粘度とその混合比が判明している場合、それぞれの相対粘度にその混合比を乗じた値を合計して算出される平均値を、ポリアミド樹脂(A)の相対粘度としてもよい。相対粘度が高すぎる脂肪族ポリアミドを用いた場合、得られるポリアミド樹脂組成物の流動性が低下し、それを用いた成形品の表面に粒子形状物が残りやすくなる場合がある。相対粘度が低すぎる脂肪族ポリアミドを用いた場合、得られるポリアミド樹脂組成物の振動溶着性が低下してしまう場合がある。よって、本発明の所定の範囲内の相対粘度を有するポリアミド樹脂を用いることにより、成型加工性及び振動溶着性に優れたポリアミド樹脂組成物が得られる。
ポリアミド樹脂組成物中の成分(A)の含有量は、55質量%以上75質量%以下であり、65質量%以上であるのが好ましく、また、72質量%以下であるのがより好ましい。成分(A)の含有量が55質量%以上であることによりポリアミド樹脂組成物の機械物性及び耐熱性が良好となり、75質量%以下であることによりポリアミド樹脂組成物の低温物性及び成形性が良好となる。
<成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(B)カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤(「成分(B)」とも記載)を、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、0.05~1.00質量%含む。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(B)カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤(「成分(B)」とも記載)を、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、0.05~1.00質量%含む。
(カーボンブラック)
カーボンブラックは、特に限定されず、ファーネス法により得られるファーネスブラック、チャンネル法により得られるチャンネルブラック、アセチレン法により得られるアセチレンブラック、サーマル法により得られるサーマルブラックのいずれであってもよい。カーボンブラックは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。カーボンブラックの平均直径は、例えば、ASTM D-3849によって測定して10ナノメートル~100ナノメートル程度である。
カーボンブラックは、特に限定されず、ファーネス法により得られるファーネスブラック、チャンネル法により得られるチャンネルブラック、アセチレン法により得られるアセチレンブラック、サーマル法により得られるサーマルブラックのいずれであってもよい。カーボンブラックは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。カーボンブラックの平均直径は、例えば、ASTM D-3849によって測定して10ナノメートル~100ナノメートル程度である。
(アジン系化合物)
アジン系化合物としては、例えば、ニグロシン等のアジン系染料が好ましい。
アジン系化合物としては、例えば、ニグロシン等のアジン系染料が好ましい。
ニグロシンは、アニリンまたはアニリンの塩酸塩とニトロベンゼンに塩酸を加え、銅又は鉄等の触媒下で脱水、脱アンモニア、酸化・還元縮合反応で得られるアジン系化合物であり、縮合される条件により様々なアジン骨格を有する化合物からなる混合物であり、その反応条件によって色相、性状が異なる。製造メーカーによって得られる化合物の組成も異なっており、それぞれの単一化合物は、黄色、赤色、紫色、青色の各成分からなる混合物として得られ、その結果黒色を示す。ニグロシンの化学構造は、製造条件によって異なり、アジン骨格を有する色素の混合物である。ニグロシンは市販品を使用してもよい。ニグロシンは漆黒性が高くナイロン等との相溶性があり、耐熱性に優れる。
市販されているニグロシンとしては、オリエント化学工業株式会社の、SPIRIT BLACK SB、SPIRIT BLACK AB、SPIRIT BLACK SA、SPIRIT BLACK SZ、ニグロシンベースEE、ニグロシンベースEX、ニグロシンベースEX-BP等が挙げられる。
ポリアミド樹脂組成物中の成分(B)の含有量は、成形性、耐衝撃性及び着色性の観点から、0.05~1.00質量%であり、0.10~1.00質量%が好ましく、0.12~0.85質量%がより好ましく、0.12~0.50質量%がさらに好ましい。
本実施形態の一態様においては、成分(B)として少なくともアジン系化合物を含むのが好ましく、ニグロシンを含むのがより好ましい。また、一態様において、成分(B)としてカーボンブラックとニグロシンを含むのが好ましい。カーボンブラックは、粒子で存在するため結晶性樹脂であるポリアミドにおいて造核効果を及ぼすが、ニグロシンは、染料としてポリアミドに相溶し、融点に影響せず結晶化温度を下げる効果があるため、ガラス繊維など無機フィラーや造核効果を及ぼす添加剤の効果を打ち消すことができる。よって、カーボンブラックとニグロシンを併用することにより、ポリアミド樹脂組成物の引張強さを向上できる。好ましい一態様において、成分(B)中のニグロシンの割合は、30質量%以上であるのが好ましく、35質量%以上であるのがより好ましく、100質量%であってもよい。
<成分(C):耐熱剤>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(C)耐熱剤(「成分(C)」とも記載)を、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、0.05~0.50質量%含む。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(C)耐熱剤(「成分(C)」とも記載)を、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、0.05~0.50質量%含む。
耐熱剤は、無機系耐熱剤及び/又は有機系耐熱剤を含むのが好ましい。無機系耐熱剤及び/又は有機系耐熱剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
無機系耐熱剤としては、(C1)銅化合物(「成分(C1)」とも記載)と(C2)ハロゲン化カリウム(「成分(C2)」とも記載)が挙げられる。(C1)銅化合物としては、ヨウ化第一銅、臭化第一銅、臭化第二銅、酢酸銅等が挙げられる。耐熱性と金属腐食の抑制の観点からヨウ化第一銅を含むのが好ましい。成分(C1)は、1種を単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。(C2)ハロゲン化カリウムとしては、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム等が挙げられる。耐熱性と金属腐食の抑制の観点からヨウ化カリウム及び/又は臭化カリウムが好ましい。成分(C2)は、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
一態様において、成分(C)は、成分(C1)と成分(C2)の両方を含むのが好ましく、成分(C)中の成分(C1)と成分(C2)の合計含有量が、70質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのがより好ましく、100質量%であってもよい。
耐熱剤は有機系耐熱剤を含んでもよい。有機系耐熱剤としては、イオウ系耐熱剤、フェノール系耐熱剤、リン系耐熱剤等が挙げられる。イオウ系耐熱剤としては、ジステアリル-3,3-チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)、ジドデシル(3,3’-チオジプロピオネート)等のチオエーテル系化合物が挙げられる。フェノール系耐熱剤としては、例えば、N,N’-ヘキサメチレンビス(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシ-ヒドロシンナムアミド、ペンタエリスリトール-テトラキス[3-(3,5-ジ-t-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート、エチレンビス(オキシエチレン)ビス[3-(5-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-m-トリル)プロピオネート]、3,9-ビス[2-〔3-(3-tert-ブチル-4-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)プロピオニルオキシ〕-1,1-ジメチルエチル]-2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5.5]ウンデカン等が挙げられる。リン系耐熱剤としては、例えば、トリス(2,4-ジ-t-ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,6-ジ-t-ブチル-4-メチルフェニル)ペンタエルスリトールジフォスファイト、テトラキス(2,4-ジ-tert-ブチルフェノキシ)-4,4-ビフィニルジホスフィンを主成分とするビフィニル、三塩化リン及び2,4-ジ-tert-ブチルフェノールの反応生成物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド樹脂組成物中の成分(C)の含有量は、0.05~0.50質量%であり、0.10~0.50質量%が好ましく、0.15~0.40質量%がより好ましい。
一態様において、ポリアミド樹脂組成物中の成分(C1)の含有量は、0.01~0.1質量%であるのが好ましく、0.02質量%~0.08質量%であるのがより好ましい。また、一態様において、ポリアミド樹脂組成物中の成分(C2)の含有量は、0.03~0.4質量%であるのが好ましく、0.1質量%~0.3質量%であるのがより好ましい。ポリアミド樹脂組成物が成分(C1)と成分(C2)との両方を含む場合、成分(C1)/成分(C2)の質量比は、好ましくは0.03以上、より好ましくは0.1以上、さらに好ましくは0.2以上であり、また、好ましくは0.6以下、より好ましくは0.5以下である。成分(C1)/成分(C2)の質量比が該範囲内にあると耐熱性及び色調に優れる。
<成分(D):強化材>
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(D)強化材(「成分(D)」とも記載)を10~40質量%含む。強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ステンレス繊維等の繊維強化剤、タルクやマイカ等の板状強化剤が挙げられる。引張強度や衝撃強度等の機械物性の観点から、ガラス繊維が好ましい。繊維強化剤のカット長は、特に限定はされないが、生産時のハンドリングと物性の観点から、0.1mm以上20mm以下が好ましく、1mm以上10mm以下がより好ましい。また、繊維径は、生産性と物性の観点から1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましい。以下、強化材の好ましい一態様としてガラス繊維について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、(D)強化材(「成分(D)」とも記載)を10~40質量%含む。強化材としては、ガラス繊維、炭素繊維、ステンレス繊維等の繊維強化剤、タルクやマイカ等の板状強化剤が挙げられる。引張強度や衝撃強度等の機械物性の観点から、ガラス繊維が好ましい。繊維強化剤のカット長は、特に限定はされないが、生産時のハンドリングと物性の観点から、0.1mm以上20mm以下が好ましく、1mm以上10mm以下がより好ましい。また、繊維径は、生産性と物性の観点から1μm以上100μm以下が好ましく、5μm以上50μm以下がより好ましい。以下、強化材の好ましい一態様としてガラス繊維について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
ガラス繊維は、特に限定されないが、混練機等でのフィード性を考慮すると、収束剤で収束されているのが好ましい。収束剤としては、ポリアミド樹脂との相溶性の観点から、ウレタン樹脂及び/又はアクリル樹脂が好ましく、ポリアミド樹脂との相溶性をさらに向上させる観点から、アクリル樹脂がさらに好ましい。
ガラス繊維は、特に限定されないが、ポリアミド樹脂中への分散性及び密着性を高める観点から、表面処理剤により表面処理がされていることが好ましい。表面処理剤としては、例えば、シラン系化合物、クロム系化合物、チタン系化合物等が挙げられ、シラン系化合物及び/又はチタン系化合物の表面処理剤が好ましい。
シラン系化合物の表面処理剤としては、収束剤との接着に優れたアミノシラン系のカップリング剤が好ましく、例えば、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、N-フェニル-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)-γ-アミノプロピルトリエトキシシラン、γ-アミノジチオプロピルトリヒドロキシシラン、γ-(ポリエチレンアミノ)プロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノプロピル)-γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-(トリメトキシシリルプロピル)-エチレンジアミン、γ-ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
チタン系化合物の表面処理剤としては、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリ(N-アミノエチル)チタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、テトライソプロピルビス(ジオクチルホスファイト)チタネート、テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルトリ(ジオクチルホスフェート)チタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、テトラ(2,2-ジアリルオキシメチル-1-ブチル)ビス(ジトリデシルホスファイト)チタネート、イソプロピルトリクミルフェニルチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中でも、N-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-β-(アミノエチル)γ-アミノプロピルメチルジメトキシシラン及びγ-アミノプロピルトリエトキシシランよりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
ガラス繊維は、長さ方向に直角の断面が円形のガラス繊維及び/又は長さ方向に直角の断面が非円形断面のガラス繊維を用いることができる。
円形断面のガラス繊維の平均繊維径は、特に制限はないが、得られる成形体の寸法安定性及び機械特性の観点から、5μm以上25μm以下が好ましく、5μm以上24μm以下がより好ましく、6μm以上23μm以下がさらに好ましい。
円形断面のガラス繊維の平均繊維径はJIS R3420で測定することができる。
長さ方向に直角の断面が非円形断面のガラス繊維は、長さ方向に直角の断面における長径と短径の比が1.2~10を有する。非円形断面のガラス繊維は、低反り性と力学特性の観点から、長さ方向に直角の断面において、長径と短径の比が1.2~10であることが好ましくは、1.5~6であることがより好ましくは、1.7~4.5であることがさらにこのましい。ここで、長径とは、断面図形上の任意の2点間の直線距離が最大になったときの、その距離をとり、短径とは、該長径と直交する直線のうち断面図形と交差する2点間の距離が最小のものをとる。
非円形断面のガラス繊維の長径は、2μm以上100μm以下が好ましく、短径は、1μm以上20μm以下が好ましい。
非円形断面のガラス繊維は、所定の長径と短径の比を有するものであれば良く、通常、まゆ形、長円形、半円形、円弧形、長方形、平行四辺形又はこれらの類似形のものが用いられる。実用上は、流動性、力学特性、低反り性の観点から、まゆ形、長円形及び長方形が好ましい。
ポリアミド樹脂組成物中の成分(D)の含有量は、10~40質量%であり、15~40質量%が好ましく、20~35質量%がより好ましい。成分(D)の含有量が上記範囲内にあると、機械物性及び摺動性に優れたポリアミド樹脂組成物が得られる。また、成分(D)中のガラス繊維の含有量が50質量%以上であるのが好ましく、70質量%以上であるのがより好ましく、100質量%であってもよい。
(その他の成分)
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、組成物の特性を損なわない範囲で、上記成分(A)~成分(D)以外の、通常配合される各種の添加剤、改質剤を含むことができる。例えば、ポリアミド樹脂組成物は、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候剤、フィラー、可塑剤、発泡剤、ブロッキング防止剤、粘着性付与剤、シール性改良剤、防雲剤、離型剤、架橋剤、発泡剤、分散剤、難燃剤、着色剤(顔料、染料等)、カップリング剤等を含有してもよい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、組成物の特性を損なわない範囲で、上記成分(A)~成分(D)以外の、通常配合される各種の添加剤、改質剤を含むことができる。例えば、ポリアミド樹脂組成物は、熱安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、耐候剤、フィラー、可塑剤、発泡剤、ブロッキング防止剤、粘着性付与剤、シール性改良剤、防雲剤、離型剤、架橋剤、発泡剤、分散剤、難燃剤、着色剤(顔料、染料等)、カップリング剤等を含有してもよい。
また、ポリアミド樹脂組成物は、組成物の特性を損なわない範囲内で、ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂を含んでもよい。
ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂としては、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)、ポリプロピレン(PP)、ポリブテン(PB)、ポリメチルペンテン(TPX)、エチレン/プロピレン共重合体(EPR)、エチレン/ブテン共重合体(EBR)、エチレン/酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン/アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン/メタクリル酸共重合体(EMAA)、エチレン/アクリル酸メチル共重合体(EMA)、エチレン/メタクリル酸メチル共重合体(EMMA)、エチレン/アクリル酸エチル共重合体(EEA)等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン(PS)、シンジオタクチックポリスチレン(SPS)、メタクリル酸メチル/スチレン共重合体(MS)、メタクリル酸メチル/スチレン/ブタジエン共重合体(MBS)、スチレン/ブタジエン共重合体(SBR)、スチレン/イソプレン共重合体(SIR)、スチレン/イソプレン/ブタジエン共重合体(SIBR)、スチレン/ブタジエン/スチレン共重合体(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン共重合体(SIS)、スチレン/エチレン/ブチレン/スチレン共重合体(SEBS)、スチレン/エチレン/プロピレン/スチレン共重合体(SEPS)等のポリスチレン系樹脂、カルボキシル基及びその塩、酸無水物基、エポキシ基等の官能基が含有された上記ポリオレフィン系樹脂やポリスチレン系樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンイソフタレート(PEI)、ポリ(エチレンテレフタレート/エチレンイソフタレート)共重合体(PET/PEI)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレート(PCT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリアリレート(PAR)、液晶ポリエステル(LCP)、ポリ乳酸(PLA)、ポリグリコール酸(PGA)等のポリエステル系樹脂、ポリアセタール(POM)、ポリフェニレンエーテル(PPO)等のポリエーテル系樹脂、ポリサルホン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PESU)、ポリフェニルサルホン(PPSU)等のポリサルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリチオエーテルサルホン(PTES)等のポリチオエーテル系樹脂、ポリケトン(PK)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルエーテルエーテルケトン(PEEEK)、ポリエーテルエーテルケトンケトン(PEEKK)、ポリエーテルケトンケトンケトン(PEKKK)、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)等のポリケトン系樹脂、ポリアクリロニトリル(PAN)、ポリメタクリロニトリル、アクリロニトリル/スチレン共重合体(AS)、メタクリロニトリル/スチレン共重合体、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS)、アクリロニトリル/ブタジエン共重合体(NBR)等のポリニトリル系樹脂、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル(PEMA)等のポリメタクリレート系樹脂、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリ塩化ビニル(PVC)、塩化ビニル/塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニリデン/アクリル酸メチル共重合体等のポリビニル系樹脂、酢酸セルロース、酪酸セルロース等のセルロース系樹脂、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリクロルフルオロエチレン(PCTFE)、テトラフルオロエチレン/エチレン共重合体(ETFE)、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/ビニリデンフルオライド共重合体(THV)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/フッ化ビニリデン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、テトラフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体、クロロトリフルオロエチレン/パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)/テトラフルオロエチレン共重合体(CPT)等のフッ素系樹脂、ポリカーボネート(PC)等のポリカーボネート系樹脂、熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエステルアミドイミド等のポリイミド系樹脂、熱可塑性ポリウレタン系樹脂、ポリアミドエラストマー、ポリウレタンエラストマー、ポリエステルエラストマー等が挙げられる。これらは1種又は2種以上を用いることができる。
一態様において、本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、化合物のブリードアウトを抑制する観点から、特許文献3に記載されている、脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、及び脂肪酸金属塩からなる群より選ばれる1種以上であって、酸価が5mg/g以下である脂肪酸化合物の含有量が少ないのが好ましい。例えば、該脂肪酸化合物の含有量は、ポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、0.3質量%未満であるのが好ましく、0.01質量%未満であるのがより好ましく、0質量%であるのがさらに好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の総質量に対し、成分(A)~成分(D)の合計含有量が、70質量%以上であるのが好ましく、80質量%以上であるのがより好ましく、90質量%以上であるのが特に好ましく、100質量%であってもよい。
ポリアミド樹脂組成物の製造方法は、公知の方法を用いることができ、タンブラーまたはミキサーを用いるドライブレンド法、一軸又は二軸の押出機を用いる溶融混練法、あるいは予め高濃度で原料に一軸又は二軸の押出機を用いて練り込み、これを希釈して使用するマスターバッチ法等が挙げられ、分散性向上の観点から、溶融混練法が好ましい。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、融点が215~225℃であるのが好ましく、凝固点が165~180℃の範囲内にあるのが好ましい。ポリアミド樹脂組成物の融点及び凝固点が上記範囲内にあると、成形性、振動溶着性に優れたものになる。なお、ポリアミド樹脂組成物の融点及び凝固点は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の引張強度は、大きいほど好ましいが、好ましくは175MPa超え、より好ましくは180MPa以上であり、通常は210MPa以下である。ポリアミド樹脂組成物の引張強度は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の成形性の指標となる流動性(L/t流動長)は、大きいほど好ましいが、好ましくは100mm以上であり、通常は170mm以下である。ポリアミド樹脂組成物の流動性は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の振動溶着強度は、大きいほど好ましいが、好ましくは85MPa以上であり、通常は100MPa以下である。ポリアミド樹脂組成物の振動溶着性は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の強度回復率(振動溶着強度/引張強度)は、大きいほど好ましいが、好ましくは45%以上であり、通常は60%以下である。ポリアミド樹脂組成物の強度回復率は、後述の実施例に記載の方法により測定できる。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物の耐熱性の指標となる強度保持率は、大きいほど好ましいが、好ましくは60%以上であり、通常は80%以下である。ポリアミド樹脂組成物の強度保持率は、後述の実施例に記載の方法により測定及び算出できる。
<成形品>
本実施形態の一態様は、上記ポリアミド樹脂組成物を含む成形品に関する。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、成形用材料のベース樹脂として用いることができる。ここでベース樹脂とは、成形用材料中の主成分を意味し、この主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容することを意味し、特にこの主成分の含有割合を特定するものではないが、この主成分が組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上を占めることを包含するものである。
本実施形態の一態様は、上記ポリアミド樹脂組成物を含む成形品に関する。本実施形態のポリアミド樹脂組成物は、成形用材料のベース樹脂として用いることができる。ここでベース樹脂とは、成形用材料中の主成分を意味し、この主成分の機能を妨げない範囲で他の成分を含有することを許容することを意味し、特にこの主成分の含有割合を特定するものではないが、この主成分が組成物中の50質量%以上、好ましくは70質量%以上、より好ましくは80質量%以上を占めることを包含するものである。
本実施形態のポリアミド樹脂組成物から成形品を製造する方法については、通常使用される熱可塑性樹脂の成形機、例えば、押出成形機、ブロー成形機、圧縮成形機、射出成形機等を用いて、各種形状に製造可能である。
本発明のポリアミド樹脂組成物は、吸排気系部品、例えば、EGR(Exhaust Gas Recirculation)による排気ガスが経由する部品(EGR部品)に好適に用いられる。EGR部品の用途では、例えば、自動車用部品が好適であり、中でも、インテークマニホールド、EGRデリバリパイプ、EGRクーラー部品、EGRパイプ、EGRバルブ等のEGR部品用途を始め、エアクリーナー、レゾネーター、フューエルレール、スロットルボディ及びバルブ、エアフローメーター、シリンダーヘッドカバー、ベーパーキャニスター、フューエルストレーナー、バッテリー、端子カバー等の関連周辺部品を含むエンジンルーム部品が好適である。
本実施形態の一態様において、ポリアミド樹脂組成物は、燃料混合気体と接触する成形品に用いられるのが好ましい。例えば、ポリアミド樹脂組成物がインテークマニホールドに用いられる場合、空気と気化された燃料(ガソリン、軽油等)との混合気体(燃料混合気体)が、ポリアミド樹脂組成物を含む成形品と接触する。
以下に、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに何ら限定されるものではない。
以下の実施例、比較例で用いた化合物の略号は下記のとおりである。
<ポリアミド樹脂>
(A-1)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=2.21
(A-2)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=2.47
(A-3)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=2.64
(A-4)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=3.37
(A-1)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=2.21
(A-2)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=2.47
(A-3)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=2.64
(A-4)ポリアミド6(PA6)、宇部興産株式会社製、相対粘度=3.37
ポリアミド樹脂の相対粘度は、JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定したものである。実施例及び比較例において、複数種のポリアミド樹脂を用いているものは、これらの混合物の相対粘度を表1~表3に記載した。なお、表1および表2においては、ポリアミド樹脂のことを「成分(A)」と記載した。
<成分(B)>
(B-1)カーボンブラック、製品名:HIBLACK 890B 、オリオン エンジニアドカーボンズ株式会社製
(B-2)ニグロシン、製品名:SPIRIT BLACK SZ、オリエント化学工業株式会社製
(B-1)カーボンブラック、製品名:HIBLACK 890B 、オリオン エンジニアドカーボンズ株式会社製
(B-2)ニグロシン、製品名:SPIRIT BLACK SZ、オリエント化学工業株式会社製
<成分(C)>
(C1-1)ヨウ化銅(I)
(C2-1)ヨウ化カリウム
(C2-2)臭化カリウム
(C1-1)ヨウ化銅(I)
(C2-1)ヨウ化カリウム
(C2-2)臭化カリウム
<成分(D)>
(D-1)ガラス繊維、製品名:ECS03T-249H、日本電気硝子株式会社製
(D-1)ガラス繊維、製品名:ECS03T-249H、日本電気硝子株式会社製
<ポリアミド樹脂組成物ペレットの作成>
表1~表3に記載した各成分を二軸混練機ZSK32McPlus、L/D 48、スクリュー径32mmで、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量50kg/hにて溶融混練し、目的とするポリアミド樹脂組成物ペレットを作製した。なお、表中の組成の単位は質量%であり、樹脂組成物全体を100質量%とする。得られたペレットを下記特性評価に使用した。
表1~表3に記載した各成分を二軸混練機ZSK32McPlus、L/D 48、スクリュー径32mmで、シリンダー温度250℃、スクリュー回転数200rpm、吐出量50kg/hにて溶融混練し、目的とするポリアミド樹脂組成物ペレットを作製した。なお、表中の組成の単位は質量%であり、樹脂組成物全体を100質量%とする。得られたペレットを下記特性評価に使用した。
実施例及び比較例における測定方法は下記のとおりである。結果を表1~表3に示す。
<色調>
得られたペレットを、目視で観察し、黒色に着色しているかどうか判断した。
得られたペレットを、目視で観察し、黒色に着色しているかどうか判断した。
<融点、凝固点>
融点及び凝固点は、SIIナノテクノロジー株式会社製DSC6220用いてISO11357-3に準じて、窒素雰囲気下で、20℃/分で昇温して測定した。融点は215~225℃の範囲内にあれば良好と判断した。また、凝固点は165~180℃の範囲内にあれば良好と判断した。
融点及び凝固点は、SIIナノテクノロジー株式会社製DSC6220用いてISO11357-3に準じて、窒素雰囲気下で、20℃/分で昇温して測定した。融点は215~225℃の範囲内にあれば良好と判断した。また、凝固点は165~180℃の範囲内にあれば良好と判断した。
<引張強度(引張降伏応力)>
ISO規格TYPE-A又はTYPE-B試験片を射出成形にて作成して機械物性のデータ取得に使用した。引張強度(引張降伏応力)については、ISO527-1,2に準じて、インストロン製引張試験機型式5567を使用して23℃で測定した。引張強度は、180MPa以上であれば良好と判断した。
ISO規格TYPE-A又はTYPE-B試験片を射出成形にて作成して機械物性のデータ取得に使用した。引張強度(引張降伏応力)については、ISO527-1,2に準じて、インストロン製引張試験機型式5567を使用して23℃で測定した。引張強度は、180MPa以上であれば良好と判断した。
<流動性(L/t流動長)>
ポリアミド樹脂組成物の成形性の指標として、ポリアミド樹脂組成物のペレットのL/t流動長を測定した。具体的には、日精樹脂工業株式会社製PS-40E(スクリュ径26mm、型締め力40ton)を用いて、キャビティーサイズが幅w=15mm,厚さt=1mmのスパイラルフロー型の流動性評価金型を用いて得られた成形品から流動長を測定した。成形条件は、成形温度290℃、金型温度80℃、射出圧力は100MPaとした。流動長は、100mm以上であれば良好と判断した。
ポリアミド樹脂組成物の成形性の指標として、ポリアミド樹脂組成物のペレットのL/t流動長を測定した。具体的には、日精樹脂工業株式会社製PS-40E(スクリュ径26mm、型締め力40ton)を用いて、キャビティーサイズが幅w=15mm,厚さt=1mmのスパイラルフロー型の流動性評価金型を用いて得られた成形品から流動長を測定した。成形条件は、成形温度290℃、金型温度80℃、射出圧力は100MPaとした。流動長は、100mm以上であれば良好と判断した。
<振動溶着性(振動溶着強度)>
下記条件下で振動溶着させたサンプルの引張強度を「振動溶着強度」とした。引張強度の測定方法は上述のとおりである。
溶着機器:日本エマソン株式会社[ブランソン事業本部]製 M-512HJ
振動方向:直角方向[90°方向]
振動周波数:240Hz
振幅:1.0mm
溶着代:1.5mm
加圧力:3MPa
振動溶着強度は、85MPa以上であれば良好と判断した。
下記条件下で振動溶着させたサンプルの引張強度を「振動溶着強度」とした。引張強度の測定方法は上述のとおりである。
溶着機器:日本エマソン株式会社[ブランソン事業本部]製 M-512HJ
振動方向:直角方向[90°方向]
振動周波数:240Hz
振幅:1.0mm
溶着代:1.5mm
加圧力:3MPa
振動溶着強度は、85MPa以上であれば良好と判断した。
<強度回復率>
上記で測定した引張強度と振動溶着強度から、下記式:
強度回復率(%)=100×振動溶着強度/引張強度
により強度回復率を算出した。強度回復率が45%以上であれば良好と判断した。
上記で測定した引張強度と振動溶着強度から、下記式:
強度回復率(%)=100×振動溶着強度/引張強度
により強度回復率を算出した。強度回復率が45%以上であれば良好と判断した。
<耐熱性(引張強度保持率)>
ISO20753に記載のTypeAの試験片[但し厚み1mm]の形状に成形した成形体を170℃のオーブン中に放置し、600時間後に取り出し、ISO527[引張速度:5mm/min]に基づいて破断強度を測定した。加熱処理をしていない試験片についても測定を行い、下記式より破断強度保持率(引張強度保持率)を計算した。
引張強度保持率(%)=〔(加熱処理試料の破断強度)/(未処理試料の破断強度)〕×100
引張強度保持率は60%以上であれば良好と判断した。
ISO20753に記載のTypeAの試験片[但し厚み1mm]の形状に成形した成形体を170℃のオーブン中に放置し、600時間後に取り出し、ISO527[引張速度:5mm/min]に基づいて破断強度を測定した。加熱処理をしていない試験片についても測定を行い、下記式より破断強度保持率(引張強度保持率)を計算した。
引張強度保持率(%)=〔(加熱処理試料の破断強度)/(未処理試料の破断強度)〕×100
引張強度保持率は60%以上であれば良好と判断した。
<総合評価>
上記各測定において、すべての物性等について良好と判断されたものを〇、少なくとも一つの結果が良好と判断されなかったものを×とした。
上記各測定において、すべての物性等について良好と判断されたものを〇、少なくとも一つの結果が良好と判断されなかったものを×とした。
上記表1~表2に記載のとおり、所定の相対粘度を有する成分(A)、成分(B)、成分(C)、成分(D)を、それぞれ所定の割合で含むポリアミド樹脂組成物は、黒色に着色され、引張強度、流動性、振動溶着性、及び耐熱性に優れることが示された。
Claims (8)
- 成分(A):JIS K6920に従い、96重量%硫酸、ポリマー濃度1重量%、25℃の条件下にて測定した相対粘度が2.5を超えて3.2以下である脂肪族ポリアミド樹脂を55~75質量%と、
成分(B):カーボンブラック及びアジン系化合物からなる群より選択される少なくとも1種の着色剤を0.05~1.00質量%と、
成分(C):耐熱剤を0.05~0.50質量%と、
成分(D):強化材を10~40質量%と、
を含む、ポリアミド樹脂組成物。 - 前記成分(B)がアジン系化合物を含む、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記アジン系化合物がニグロシンを含む、請求項2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記成分(C)が、成分(C1)銅化合物及び成分(C2)ハロゲン化カリウムを含む、請求項1~3のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 前記成分(D)がガラス繊維を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- (振動溶着強度/引張強度)で表される強度回復率が45%以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 燃料混合気体と接触する成形品に用いられる、請求項1~6のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1~7のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物を含む成形品。
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JP2020162373A JP2022055023A (ja) | 2020-09-28 | 2020-09-28 | ポリアミド樹脂組成物及びこれを含む成形品 |
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