JP2023529886A - ポリアミド、炭素繊維および中空のガラスビーズがベースの成形組成物およびその使用 - Google Patents
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Abstract
成形組成物であって、重量で・(A)PA6およびPA66を除外した38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、・(B)10から20%の炭素繊維、・(C)10から20%の中空のガラスビーズおよび・(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5から10%の少なくとも1つの衝撃修飾剤・(E)0.1から1重量%の少なくとも1つの添加剤を含み、該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しい、成形組成物。【選択図】なし
Description
本発明は、ポリアミド、炭素繊維、衝撃修飾剤および中空のガラスビーズがベースの成形組成物、ならびに特に射出によって得られ、低密度、高剛性、良好な衝撃特性および良好な加工性を有する、エレクトロニクス、スポーツ、自動車または産業の分野における物品の作製のためのその使用に関する。
エレクトロニクス、スポーツ、自動車または産業用途の物品はすべて、特にスポーツの状況で使用されるときに消費されるエネルギーをより少なくし、または消費されるエネルギーを最小にするために、より軽量にならなければならない。それらはまた、運動選手が動きを調節し、筋パルスを迅速に伝達するために必要な感覚を得ることを可能にしなければならない。
部品の剛性は、その部品の構成材料の弾性率に直接関係する。
高い弾性率を有する材料は、その部品の厚さを減らすことができ、したがって、運動選手に不可欠な良好な弾性的はね返りのために必要な剛性を維持しながら、その重量を大幅に改善することができる。
さらに、物品は、射出成形が容易でなければならず、魅力的な外見および様々な色で染める能力を備える諸部品を得ることができなければならない。
国際出願国際公開第2020/094624号パンフレットには、以下の化合物からなるポリアミド成形組成物が記載されている。
(A)63.0から85.0重量%の、C:Nの比が7対13の非環式脂肪族ポリアミド(A1)およびジアミンMACM、PACMまたはTMDCがベースの環式脂肪族ポリアミド(A2)からなる群から選択される少なくとも1つのポリアミド、
(B)7.0から20.0重量%の中空のガラス球、
(C)同等に8.0から20.0重量%の炭素繊維
(D)0.0から5.0重量%の少なくとも1つの添加剤。
(A)63.0から85.0重量%の、C:Nの比が7対13の非環式脂肪族ポリアミド(A1)およびジアミンMACM、PACMまたはTMDCがベースの環式脂肪族ポリアミド(A2)からなる群から選択される少なくとも1つのポリアミド、
(B)7.0から20.0重量%の中空のガラス球、
(C)同等に8.0から20.0重量%の炭素繊維
(D)0.0から5.0重量%の少なくとも1つの添加剤。
成分の合計は100%に等しく、したがって、組成物は他の何も含有し得ない。
添加剤は任意選択であり、無機安定剤、有機安定剤、特に抗酸化剤、オゾン劣化防止剤、光安定剤、UV安定剤、UV吸収剤またはUV遮断剤、IR吸収剤、NIR吸収剤、核形成剤、結晶化促進剤、結晶成長阻害剤、鎖制限剤、剥離剤、潤滑剤、染料、標識剤、有機顔料、カーボンブラック、グラファイト、二酸化チタン、硫化亜鉛、酸化亜鉛、バリウム硫酸塩、フォトクロミック剤、帯電防止剤、剥離剤、蛍光増白剤、ハロゲンフリー難燃剤、金属顔料、金属フレーク、金属被覆粒子、充填剤、様々な(C)強化材料、天然層状ケイ酸塩、合成層状ケイ酸塩、衝撃修飾剤およびそれらの混合物などの長い列挙から選択される。
衝撃修飾剤は、存在する場合、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリオレフィン共重合体、アクリレート共重合体、アクリル酸共重合体、酢酸ビニル共重合体、スチレン共重合体、スチレンブロック共重合体、酸基が金属イオンで部分的に中和されたイオン性エチレン共重合体、コア-シェル衝撃修飾剤およびそれらの混合物などの長い列挙から選択される。
衝撃修飾剤の弾性率は言及されておらず、ポリエーテルブロックアミド(PEBA)はこの長い列挙には存在しない。
添加剤は、最大5重量%まで存在し、好ましくは0.1から3%の間で存在する。
米国特許出願公開第2005/0238864号明細書の出願は、1つ以上の熱可塑性樹脂、1つ以上の繊維系強化充填剤および中空のミクロスフェアを含む組成物を記載している。PA66のみが例として与えられており、衝撃修飾剤はこの出願で言及されていない。
出願特開2007/119669号明細書は、ポリアミド樹脂と、中空のガラスビーズと、任意選択で1つのガラスビーズとは異なる無機充填剤とを含むポリアミド組成物を記載している。組成物は、その弾性率を特定せずに衝撃修飾剤を含んでもよく、ポリオレフィンおよびPEBAはその出願では言及されていない。
特開2013/010847号明細書の出願は、100重量部のポリアミド樹脂と、10から300重量部の炭素繊維と、0.1から30重量部の球状充填剤とを含む組成物を記載している。組成物は、その弾性率を特定せずに衝撃修飾剤を含んでよく、ポリオレフィンおよびPEBAはその出願では言及されていない。
特開平06-271763号公報には、ポリアミド系樹脂100重量部と、100μm以下の平均粒径を有する中空の球5から200重量部との混合物と、任意選択で炭素繊維とすることができる無機充填剤とを含む組成物が記載されている。衝撃修飾剤はこの出願で言及されていない。
しかし、良好な加工性を維持しながら、低密度、高剛性、および良好な衝撃特性を有する組成物を首尾よく配合する必要性が依然として存在する。
したがって、本出願人は、驚くべきことに、少なくとも1つの半結晶性ポリアミド、中空のガラスビーズおよび炭素繊維も含む組成物において特定の弾性率を有する衝撃修飾剤の特定の範囲を選択することにより、良好な加工性を維持しながら、低密度、高剛性および良好な衝撃特性を有する組成物を作製することが可能になることを発見した。
本発明は、重量で、
(A)38.0から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤を含み、
該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しく、
一実施形態では、上段で定義された組成物はPA6およびPA66を除外する、成形組成物に関する。
(A)38.0から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤を含み、
該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しく、
一実施形態では、上段で定義された組成物はPA6およびPA66を除外する、成形組成物に関する。
一実施形態では、上段で定義された組成物はナノアルミナを除外する。
別の実施形態では、上段で定義された組成物は、PA6およびPA66ならびにナノアルミナを除外する。
乾燥状態で曲げ弾性率を求める。
全説明において、すべてのパーセンテージは重量により示される。
全説明において、提示された値の範囲の限界が含まれる。
本発明の目的では、半結晶性ポリアミドは、DSCによって、規格ISO11357-3:2013に従って測定された溶融温度(Tm)、および2013の規格ISO11357-3によるDSCによって20K/分の速度で冷却ステップ中に測定された結晶化エンタルピーが30J/gより大きく、好ましくは40J/gより大きいポリアミドを示す。
本明細書で使用される「ポリアミド」という用語は、ホモポリアミドとコポリアミドの両方を包含する。
衝撃修飾剤(D)について
衝撃修飾剤は、乾燥状態において23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリマーである。
衝撃修飾剤は、乾燥状態において23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリマーである。
一実施形態では、衝撃修飾剤は、ポリエーテルブロックアミド(PEBA)、官能化または非官能化ポリオレフィン、およびそれらの混合物から選択される。
衝撃修飾剤は、5.5から20.0重量%で存在する。
有利には、それは5.5から10.0重量%、より有利には5.5から8.0重量%で存在する。
PEBAについて
ポリエーテルブロックアミド(PEBA)は、アミド単位(Ba1)およびポリエーテル単位(Ba2)の共重合体であり、該アミド単位(Ba1)は、少なくとも1つのアミノ酸から得られる単位もしくは少なくとも1つのラクタムから得られる単位、または
-少なくとも1つのジアミンであって、直鎖もしくは分枝鎖の脂肪族ジアミン、または芳香族ジアミンもしくはそれらの混合物から選択される、ジアミン、
-少なくとも1つのジカルボン酸であって、
前記二酸が脂肪族二酸または芳香族二酸から選択される、ジカルボン酸
の重縮合から得られる単位X.Yから選択される脂肪族反復単位に対応し、該ジアミンおよび該二酸は、4から36個の炭素原子、有利には6から18個の炭素原子を含み、
該ポリエーテル単位(Ba2)は、特に、少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオール、特にポリアルキレンエーテルジオールから導出され、
PEBAは、特に、反応性末端を有するポリアミド配列と、反応性末端を有するポリエーテル配列との共重縮合、例えばとりわけ、
1)ジアミン鎖末端を有するポリアミド配列と、カルボキシル二酸鎖末端を有するポリオキシアルキレン配列、
2)ポリアルキレンエーテルジオール(ポリエーテルジオール)と呼ばれるアルファ-オメガ-ジヒドロキシル化脂肪族ポリオキシアルキレン配列のシアノエチル化および水素化によって得られる、ジアミン鎖末端を有するポリオキシアルキレン配列を有するカルボン二酸鎖末端を有するポリアミド配列、
3)ポリエーテルジオールを有するカルボン二酸鎖末端を有するポリアミド配列であって、得られる生成物は、この特定の場合、ポリエーテルエステルアミドである、ポリアミド配列、から生じる。本発明の共重合体は、有利にはこのタイプのものである。
ポリエーテルブロックアミド(PEBA)は、アミド単位(Ba1)およびポリエーテル単位(Ba2)の共重合体であり、該アミド単位(Ba1)は、少なくとも1つのアミノ酸から得られる単位もしくは少なくとも1つのラクタムから得られる単位、または
-少なくとも1つのジアミンであって、直鎖もしくは分枝鎖の脂肪族ジアミン、または芳香族ジアミンもしくはそれらの混合物から選択される、ジアミン、
-少なくとも1つのジカルボン酸であって、
前記二酸が脂肪族二酸または芳香族二酸から選択される、ジカルボン酸
の重縮合から得られる単位X.Yから選択される脂肪族反復単位に対応し、該ジアミンおよび該二酸は、4から36個の炭素原子、有利には6から18個の炭素原子を含み、
該ポリエーテル単位(Ba2)は、特に、少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオール、特にポリアルキレンエーテルジオールから導出され、
PEBAは、特に、反応性末端を有するポリアミド配列と、反応性末端を有するポリエーテル配列との共重縮合、例えばとりわけ、
1)ジアミン鎖末端を有するポリアミド配列と、カルボキシル二酸鎖末端を有するポリオキシアルキレン配列、
2)ポリアルキレンエーテルジオール(ポリエーテルジオール)と呼ばれるアルファ-オメガ-ジヒドロキシル化脂肪族ポリオキシアルキレン配列のシアノエチル化および水素化によって得られる、ジアミン鎖末端を有するポリオキシアルキレン配列を有するカルボン二酸鎖末端を有するポリアミド配列、
3)ポリエーテルジオールを有するカルボン二酸鎖末端を有するポリアミド配列であって、得られる生成物は、この特定の場合、ポリエーテルエステルアミドである、ポリアミド配列、から生じる。本発明の共重合体は、有利にはこのタイプのものである。
カルボキシル二酸鎖末端を有するポリアミド配列は、例えば、鎖制限カルボキシル二酸の存在下でのポリアミド前駆体の縮合に由来する。
ジアミン鎖末端を有するポリアミド配列は、例えば、鎖制限ジアミンの存在下でのポリアミド前駆体の縮合に由来する。
ポリアミドおよびポリエーテルブロックポリマーはまた、ランダムに分布した単位を含んでもよい。これらのポリマーは、ポリエーテルおよびポリアミドブロック前駆体の同時反応によって調製され得る。
例えば、ポリエーテルジオール、ポリアミド前駆体および鎖制限二酸を反応させることができる。結果は、本質的にポリエーテルブロック、特に可変の長さを有するポリアミドブロックを有するポリマーであるが、ポリマー鎖に沿ってランダムに(統計的に)分布するランダムに反応した様々な試薬も有する。
あるいは、ポリエーテルジアミン、ポリアミド前駆体および鎖制限二酸を反応させることができる。結果は、本質的にポリエーテルブロック、特に可変の長さを有するポリアミドブロックを有するポリマーであるが、ポリマー鎖に沿ってランダムに(統計的に)分布するランダムに反応した様々な試薬も有する。
アミドユニット(Ba1):
アミド単位(Ba1)は、先に定義した脂肪族反復単位に相当する。
アミド単位(Ba1)は、先に定義した脂肪族反復単位に相当する。
有利には、(Ba1)は、11-アミノウンデカン酸またはウンデカノラクタムから得られるアミド単位を表す。
ポリエーテルユニット(Ba2):
ポリエーテル単位は、特に、少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールから誘導され、特に、それらは少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールから誘導され、言い換えれば、ポリエーテル単位は、少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールからなる。この実施形態では、「少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールの」という表現は、ポリエーテル単位がアルコール鎖末端のみからなり、したがってポリエーテルジアミントリブロック型化合物であり得ないことを意味する。
ポリエーテル単位は、特に、少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールから誘導され、特に、それらは少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールから誘導され、言い換えれば、ポリエーテル単位は、少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールからなる。この実施形態では、「少なくとも1つのポリアルキレンエーテルポリオールの」という表現は、ポリエーテル単位がアルコール鎖末端のみからなり、したがってポリエーテルジアミントリブロック型化合物であり得ないことを意味する。
したがって、本発明の組成物は、ポリエーテルジアミントリブロックを含まない。
ポリエーテルブロックの数平均分子量は、有利には200から4000g/mol、好ましくは250から2500g/mol、特に300から1100g/molで構成される。
PEBAは、以下の方法によって調製することができる:
-第1のステップにおいて、ポリアミドブロック(Ba1)は、
カルボキシル二酸から選択される鎖制限剤の存在下で、
ラクタム、または
アミノ酸、または
ジアミンおよびカルボキシル二酸、および必要に応じて、ラクタムおよびアルファ-オメガ-アミノカルボン酸から選択されるコモノマー
の重縮合によって調製され、次いで
-第2のステップにおいて、得られたポリアミドブロック(Ba1)を触媒の存在下でポリエーテルブロック(Ba2)と反応させる。
-第1のステップにおいて、ポリアミドブロック(Ba1)は、
カルボキシル二酸から選択される鎖制限剤の存在下で、
ラクタム、または
アミノ酸、または
ジアミンおよびカルボキシル二酸、および必要に応じて、ラクタムおよびアルファ-オメガ-アミノカルボン酸から選択されるコモノマー
の重縮合によって調製され、次いで
-第2のステップにおいて、得られたポリアミドブロック(Ba1)を触媒の存在下でポリエーテルブロック(Ba2)と反応させる。
本発明の共重合体の2段階調製のための一般的な方法は公知であり、例えば、仏国特許第2,846,332号明細書および欧州特許第1,482,011号明細書に記載されている。
ブロック(Ba1)を形成するための反応は、通常180から300℃、好ましくは200から290℃で起こり、反応器内の圧力は5から30バールであり、約2から3時間維持される。反応器を大気圧にすることによって圧力を徐々に下げ、次いで過剰の水を例えば1時間または2時間留去する。
カルボン酸末端を有するポリアミドが調製されたら、ポリエーテルおよび触媒を添加する。ポリエーテルは、触媒と同様に、1段階または数段階で添加することができる。有利な実施形態では、ポリエーテルを最初に添加し、ポリエーテルのOH末端とポリアミドのCOOH末端との反応は、エステル結合の形成および水の除去から始まる。蒸留により反応媒体から可能な限り多くの水を除去し、次いで触媒を導入してポリアミドブロックとポリエーテルブロックの結合を完了させる。この第2の工程は、撹拌下、好ましくは少なくとも15mmHg(2000Pa)の真空下、得られた試薬および共重合体が溶融状態になるような温度で、実施される。例として、この温度は、100℃から400℃、最も一般的には200℃から300℃の間に含まれ得る。反応は、溶融ポリマーが撹拌機に及ぼすトルクを測定することによって、または撹拌機により消費される電力を測定することによって、監視される。反応の終了は、目標トルクまたは出力の値によって判定される。
抗酸化剤として使用される1または複数の分子、例えばIrganox(登録商標)1010またはIrganox(登録商標)245もまた、合成している間、最も適切であると考えられる瞬間に、添加され得る。
PEBA調製プロセスはまた、
ラクタム、または
アミノ酸、または
ジアミンおよびカルボキシル二酸、および任意選択で、他のポリアミドコモノマー
の重縮合を
-カルボキシル二酸から選択される鎖制限剤の存在下、
-ブロック(Ba2)(ポリエーテル)の存在下、
-ソフトブロック(Ba2)とブロック(Ba1)との間の反応のための触媒の存在下
で実施するために、すべてのモノマーが最初に単一ステップで添加されるように考慮されてもよい。
ラクタム、または
アミノ酸、または
ジアミンおよびカルボキシル二酸、および任意選択で、他のポリアミドコモノマー
の重縮合を
-カルボキシル二酸から選択される鎖制限剤の存在下、
-ブロック(Ba2)(ポリエーテル)の存在下、
-ソフトブロック(Ba2)とブロック(Ba1)との間の反応のための触媒の存在下
で実施するために、すべてのモノマーが最初に単一ステップで添加されるように考慮されてもよい。
有利には、該カルボキシル二酸は、ジアミンの化学量論に対して過剰に導入される鎖制限剤として使用される。
有利には、チタン、ジルコニウムおよびハフニウムによって形成される群から選択される金属の誘導体、またはリン酸、次亜リン酸もしくはホウ酸などの強酸が触媒として使用される。
重縮合は、240から280℃の温度で行うことができる。
一般的に言えば、エーテル単位およびアミド単位を有する既知の共重合体は、直鎖および半結晶性脂肪族ポリアミド配列(例えばアルケマの「ペバックス」)からなる。
ポリオレフィンについて
衝撃修飾剤のポリオレフィンは、官能化または非官能化されていてもよく、または少なくとも1つの官能化ポリオレフィンおよび/または少なくとも1つの非官能化ポリオレフィンの混合物であってもよい。簡単にするために、ポリオレフィンを(P)で示し、官能化ポリオレフィン(P1)および非官能化ポリオレフィン(P2)を以下に記載する。
衝撃修飾剤のポリオレフィンは、官能化または非官能化されていてもよく、または少なくとも1つの官能化ポリオレフィンおよび/または少なくとも1つの非官能化ポリオレフィンの混合物であってもよい。簡単にするために、ポリオレフィンを(P)で示し、官能化ポリオレフィン(P1)および非官能化ポリオレフィン(P2)を以下に記載する。
非官能化ポリオレフィン(P2)は、古典的には、例えばエチレン、プロピレン、1-ブテン、1-オクテン、ブタジエンなどのアルファ-オレフィンまたはジオレフィンのホモポリマーまたは共重合体である。例として、
-ポリエチレン、特にLDPE、HDPE、LLDPE(線状低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリエチレン)およびメタロセンポリエチレンのホモポリマーおよび共重合体。
-プロピレンのホモポリマーまたは共重合体。
-エチレン/プロピレン、EPR(エチレン-プロピレン-ゴムの略語)およびエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)などのエチレン/アルファ-オレフィン共重合体。
-スチレン/エチレン-ブテン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/エチレン-プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体。
-エチレンと、アルキル(メタ)アクリレート(例えば、メチルアクリレート)などの不飽和カルボン酸の塩もしくはエステル、または酢酸ビニル(EVA)などの飽和カルボン酸のビニルエステルから選択される少なくとも1つの生成物との共重合体であって、コモノマーの割合が40重量%に達し得る共重合体
を挙げることができる。
-ポリエチレン、特にLDPE、HDPE、LLDPE(線状低密度ポリエチレン)、VLDPE(超低密度ポリエチレン)およびメタロセンポリエチレンのホモポリマーおよび共重合体。
-プロピレンのホモポリマーまたは共重合体。
-エチレン/プロピレン、EPR(エチレン-プロピレン-ゴムの略語)およびエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)などのエチレン/アルファ-オレフィン共重合体。
-スチレン/エチレン-ブテン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/エチレン-プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体。
-エチレンと、アルキル(メタ)アクリレート(例えば、メチルアクリレート)などの不飽和カルボン酸の塩もしくはエステル、または酢酸ビニル(EVA)などの飽和カルボン酸のビニルエステルから選択される少なくとも1つの生成物との共重合体であって、コモノマーの割合が40重量%に達し得る共重合体
を挙げることができる。
官能化ポリオレフィン(P1)は、反応性単位(官能基)を有するアルファ-オレフィンのポリマーであってもよい。そのような反応性単位は、酸、無水物またはエポキシ官能基である。例として、グリシジル(メタ)アクリレートなどの不飽和エポキシドによって、またはカルボン酸によって、または(メタ)アクリル酸(これは、Znなどの金属によって完全にまたは部分的に中和することができる)などの対応する塩もしくはエステルによって、またはさらに無水マレイン酸などのカルボン酸無水物によってグラフト化または共重合もしくはterで重合された前述のポリオレフィン(P2)を挙げることができる。官能化ポリオレフィンは、例えばPE/EPR混合物であり、その重量比は、例えば40/60から90/10の間で広く変化することができ、該混合物は、例えば0.01から5重量%のグラフト率に従って無水物、特に無水マレイン酸と共グラフト化される。
官能化ポリオレフィン(P1)は、以下の、無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレートでグラフト化される(コ)ポリマーから選択されてもよく、グラフト率が、
-PE、PP、例えば35から80重量%のエチレンを含有する、エチレンとプロピレン、ブテン、ヘキセン、またはオクテンとの共重合体、
エチレン/プロピレン、EPR(エチレン-プロピレン-ゴムの略語)およびエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)などのエチレン/アルファ-オレフィン共重合体。
-スチレン/エチレン-ブテン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/エチレン-プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体。
-最大40重量%の酢酸ビニルを含有する、エチレンと酢酸ビニルの共重合体(EVA);
-最大40重量%のアルキル(メタ)アクリレートを含有する、エチレンとアルキル(メタ)アクリレート共重合体;
-最大40重量%のコモノマーを含有する、エチレンと酢酸ビニル(EVA)とアルキル(メタ)アクリレート共重合体
の、例えば0.01から5重量%である。
-PE、PP、例えば35から80重量%のエチレンを含有する、エチレンとプロピレン、ブテン、ヘキセン、またはオクテンとの共重合体、
エチレン/プロピレン、EPR(エチレン-プロピレン-ゴムの略語)およびエチレン/プロピレン/ジエン(EPDM)などのエチレン/アルファ-オレフィン共重合体。
-スチレン/エチレン-ブテン/スチレン(SEBS)、スチレン/ブタジエン/スチレン(SBS)、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)、スチレン/エチレン-プロピレン/スチレン(SEPS)ブロック共重合体。
-最大40重量%の酢酸ビニルを含有する、エチレンと酢酸ビニルの共重合体(EVA);
-最大40重量%のアルキル(メタ)アクリレートを含有する、エチレンとアルキル(メタ)アクリレート共重合体;
-最大40重量%のコモノマーを含有する、エチレンと酢酸ビニル(EVA)とアルキル(メタ)アクリレート共重合体
の、例えば0.01から5重量%である。
官能化ポリオレフィン(P1)はまた、主に無水マレイン酸グラフト化がなされたプロピレンを含み、次いでモノアミンポリアミド(またはポリアミドオリゴマー)と縮合されたエチレン/プロピレン共重合体(欧州特許出願公開第0342066号明細書に記載の生成物)から選択され得る。
官能化ポリオレフィン(P1)はまた、少なくとも以下の単位、(1)エチレン、(2)アルキル(メタ)アクリレート、または飽和カルボン酸のビニルエステル、および(3)無水マレイン酸または(メタ)アクリル酸などの無水物、またはグリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシの共重合体または三元共重合体であってもよい。
後者のタイプの官能化ポリオレフィンの例として、以下の共重合体を挙げることができ、エチレンは好ましくは少なくとも60重量%を表し、ターモノマー(官能基)は、例えば共重合体の0.1から10重量%を表す:
-エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸または無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレート共重合体;
-エチレン/酢酸ビニル/無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレート共重合体;
-エチレン/酢酸ビニルまたはアルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸または無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレート共重合体。
-エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸または無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレート共重合体;
-エチレン/酢酸ビニル/無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレート共重合体;
-エチレン/酢酸ビニルまたはアルキル(メタ)アクリレート/(メタ)アクリル酸または無水マレイン酸またはグリシジルメタクリレート共重合体。
先の共重合体では、(メタ)アクリル酸をZnまたはLiで塩化することができる。
(P1)または(P2)における「アルキル(メタ)アクリレート」という用語は、C1~C8アルキルメタクリレートおよびアクリレートを示し、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n-ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、2-エチル-ヘキシルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、メチルメタクリレートおよびエチルメタクリレートから選択され得る。
さらに、先に引用したポリオレフィン(P1)はまた、任意の適切な方法または薬剤(ジエポキシ、二酸、過酸化物など)によって架橋され得る。官能化ポリオレフィンという用語は、前述のポリオレフィンと、これらと反応することができる二酸、二無水物、ジエポキシなどの二官能性試薬との混合物、または共に反応することができる少なくとも2つの官能化ポリオレフィンの混合物も含む。
上記の共重合体(P1)および(P2)は、統計的または配列的に共重合され得、直鎖または分岐構造を有し得る。
これらのポリオレフィンの分子量、指数MFI、密度もまた、当業者が知っているように、大きく変動し得る。MFIは、メルトフローインデックス(Melt Flow Index)の略語であり、溶融状態の流動性の尺度である。これは、規格ASTM1238に従って測定される。
有利には、非官能化ポリオレフィン(P2)は、ポリプロピレンおよび任意のエチレンホモポリマーまたはエチレン共重合体のホモポリマーまたは共重合体、ならびにブテン、ヘキセン、オクテンまたは4-メチル-1-ペンテンなどの高級α-オレフィンコモノマーから選択される。例えば、PP、高密度PE、中密度PE、線状低密度PE、低密度PE、超低密度PEを挙げることができる。これらのポリエチレンは、「フリーラジカル」法、「チーグラー」触媒法、またはより最近では、いわゆる「メタロセン」触媒法に従って製造されることが当業者に知られている。
有利には、衝撃修飾剤は、Fusabond(登録商標)F493、TafmerMH5020、Lotader(登録商標)、例えばLotader(登録商標)4700、Exxelor(登録商標)VA1803、VA1801およびVA1840、Orevac(登録商標)IM800またはそれらの混合物から選択され、この場合、それらは0.1:99.9から99.9:0.1の範囲の比であり、kratons(登録商標)FG1901、FG1924、MD1653、Tuftec(登録商標)M1913、M1911およびM1943、ならびにPebax(登録商標)、特にPebax(登録商標)40R53 SP01である。
一実施形態では、衝撃修飾剤は、上段で定義された、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と、上段で定義された官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択される。
有利には、PEBAは、ISO1183-3:1999に従って判定されるときに、1以上、特に1より大きい密度を有する。
別の実施形態では、衝撃修飾剤は、官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィンおよびそれらの混合物から選択され、該衝撃修飾剤は、組成物の総重量に対して7.0から20.0%、特に10.0から20.0%存在する。
有利には、官能化ポリオレフィンは、無水マレイン酸、カルボン酸、カルボキシル無水物およびエポキシド官能基から選択される官能基を有し、特にエチレン/オクテン共重合体、エチレン/ブテン共重合体、エチレン/プロピレン(EPR)エラストマー、エラストマーエチレン-プロピレン-ジエン共重合体(EPDM)およびエチレン/アルキル(メタ)アクリレート共重合体から選択される。
一実施形態において、衝撃修飾剤は、無水マレイン酸グラフト化エラストマーのエチレン-プロピレン-ジエン共重合体(EPDM)を除外する。
半結晶性脂肪族ポリアミド(A)について
窒素原子に対する炭素原子の平均数は6以上である。
窒素原子に対する炭素原子の平均数は6以上である。
有利には、半結晶性脂肪族ポリアミドはPA6およびPA66を除外する。
有利には、それは8以上である。
PA-X・Yホモポリアミドの場合、窒素原子当たりの炭素原子数は単位Xと単位Yの平均である。
コポリアミドの場合、窒素あたりの炭素数は、同じ原理に従って計算される。種々のアミド単位のモル比を計算に使用する。
第1の実施形態では、
この第1の実施形態の第1の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、6から18個の炭素原子、優先的には8から12個の炭素原子、より優先的には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1つのアミノカルボン酸の重縮合から得られる。したがって、6-アミノヘキサン酸、7-アミノヘプタン酸、8-アミノオクタン酸、9-アミノノナン酸、10-アミノデカン酸、11-アミノウンデカン酸および12-アミノドデカン酸、13-アミノトリデカン酸、14-アミノテトラデカン酸、15-アミノペンタデカン酸、16-アミノヘキサデカン酸、17-アミノヘプタデカン酸および18-アミノオクタデカン酸から選択することができる。
この第1の実施形態の第1の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、6から18個の炭素原子、優先的には8から12個の炭素原子、より優先的には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1つのアミノカルボン酸の重縮合から得られる。したがって、6-アミノヘキサン酸、7-アミノヘプタン酸、8-アミノオクタン酸、9-アミノノナン酸、10-アミノデカン酸、11-アミノウンデカン酸および12-アミノドデカン酸、13-アミノトリデカン酸、14-アミノテトラデカン酸、15-アミノペンタデカン酸、16-アミノヘキサデカン酸、17-アミノヘプタデカン酸および18-アミノオクタデカン酸から選択することができる。
好ましくは、単一のアミノカルボン酸の重縮合から得られる。
この第1の実施形態の第2の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、6から18個の炭素原子、優先的には8から12個の炭素原子、より優先的には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1つのラクタムの重縮合から得られる。
好ましくは、単一のラクタムの重縮合から得られる。
この第1の実施形態の第3の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、4から36個の炭素原子、有利には6から18個の炭素原子、有利には6から12個の炭素原子、有利には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1種の脂肪族ジアミンと、4から36個の炭素原子、有利には6から18個の炭素原子、有利には6から12個の炭素原子、有利には8から12個の炭素原子を含む少なくとも1種の脂肪族ジカルボン酸との重縮合から得られる。
この反復単位X・Yを製造するために使用される脂肪族ジアミンは、少なくとも4個の炭素原子を含む直鎖状主鎖を有する脂肪族ジアミンである。
この直鎖状主鎖は、必要に応じて、1つ以上のメチルおよび/またはエチル置換基を含むことができる。後者の構成では、これは「分枝状脂肪族ジアミン」と呼ばれる。主鎖がいずれの置換基をも含まない場合、脂肪族ジアミンは「直鎖状脂肪族ジアミン」と呼ばれる。
主鎖にメチルおよび/またはエチル置換基を含むか否かにかかわらず、この反復単位X・Yを生成するために使用される脂肪族ジアミンは、4から36個の炭素原子、有利には4から18個の炭素原子、有利には6から18個の炭素原子、有利には6から14個の炭素原子を含む。
このジアミンが直鎖状脂肪族ジアミンである場合、これは式H2N-(CH2)x-NH2を満たし、例えばブタンジアミン、ペンタンジアミン、ヘキサンジアミン、ヘプタンジアミン、オクタンジアミン、ノナンジアミン、デカンジアミン、ウンデカンジアミン、ドデカンジアミン、トリデカンジアミン、テトラデカンジアミン、ヘキサデカンジアミン、オクタデカンジアミンおよびオクタデセンジアミンから選択することができる。今述べた直鎖状脂肪族ジアミンはすべて、規格ASTM D6866の意味でバイオソース化することができる。
このジアミンが分枝状脂肪族ジアミンである場合、特に、2-メチル-ペンタンジアミン、2-メチル-1,8-オクタンジアミンまたはトリメチレン(2,2,4または2,4,4)ヘキサンジアミンであり得る。
ジカルボン酸は、直鎖または分枝鎖の脂肪族ジカルボン酸から選択することができる。
ジカルボン酸が脂肪族および直鎖状である場合、カルボン二酸は、コハク酸(4)、ペンタン二酸(5)、アジピン酸(6)、ヘプタン二酸(7)、オクタン二酸(8)、アゼライン酸(9)、セバシン酸(10)、ウンデカン二酸(11)、ドデカン二酸(12)、ブラシル酸(13)、テトラデカン二酸(14)、ヘキサデカン二酸(16)、オクタデカン酸(18)、オクタデセン二酸(18)、エイコサン二酸(20)、ドコサン二酸(22)および36個の炭素を含む脂肪酸ダイマーから選択することができる。
上記の脂肪酸ダイマーは、特に欧州特許第0471566号明細書の文献に記載されているように、一塩基性不飽和長鎖炭化水素脂肪酸(リノール酸およびオレイン酸など)のオリゴマー化または重合によって得られるダイマー化脂肪酸である。
この第1の実施形態の第4の変形例では、半結晶性脂肪族ポリアミドは、これら3つの変形例の混合物から得られる。
第2の実施形態では、
この第2の実施形態の第1の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、6から18個の炭素原子、優先的には8から12個の炭素原子、より優先的には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1つのアミノカルボン酸の重縮合から得られる。
この第2の実施形態の第1の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、6から18個の炭素原子、優先的には8から12個の炭素原子、より優先的には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1つのアミノカルボン酸の重縮合から得られる。
好ましくは、単一のアミノカルボン酸の重縮合から得られる。
この第2の実施形態の第2の変形例において、半結晶性脂肪族ポリアミドは、6から18個の炭素原子、優先的には8から12個の炭素原子、より優先的には10から12個の炭素原子を含む少なくとも1つのラクタムの重縮合から得られる。
好ましくは、単一のラクタムの重縮合から得られる。
第3の実施形態では、該半結晶性ポリアミドは、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA11およびPA12、特にPA1010、PA1012、PA1212、PA11、PA12から選択される。
有利には、該半結晶性ポリアミドは、PA11およびPA12、特にPA11から選択される。
添加剤(E)に関して:添加剤は任意選択であり、0から2.0%、特に0.1から1.0重量%で構成される。
添加剤は、充填剤、染料、安定剤、可塑剤、界面活性剤、核形成剤、顔料、光沢剤、抗酸化剤、潤滑剤、難燃剤、天然ワックス、およびそれらの混合物から選択される。
有利には、添加剤は、充填剤、染料、安定剤、可塑剤、界面活性剤、核形成剤、顔料、光沢剤、抗酸化剤、難燃剤、天然ワックス、およびそれらの混合物から選択される。
例として、安定剤は、UV安定剤、有機安定剤、またはより一般的には有機安定剤の組み合わせ、例えばフェノール抗酸化剤(例えば、Ciba-BASF製のIrganox 245または1098または1010型)、ホスファイト抗酸化剤(例えば、Ciba-BASF製のIrgafos(登録商標)126)、およびさらに任意選択的に、ヒンダードアミン光安定剤を意味するHALS(例えば、Ciba-BASF製のTinuvin 770)、抗UV安定剤(例えば、Ciba製のTinuvin 312)、リン系安定剤のような他の安定剤であってもよい。アミン抗酸化剤、例えばCromptonのNaugard 445、または多官能性安定剤、例えばClariantのNylostab S-EEDも使用され得る。
この安定剤はまた、銅系安定剤などの鉱物安定剤であってもよい。そのような鉱物安定剤の例として、ハロゲン化物および酢酸銅を挙げることができる。第2に、銀などの他の金属が任意選択に考えられるが、これらは効果が低いことが知られている。これらの銅系化合物は、典型的にはアルカリ金属ハロゲン化物、特にカリウムに関連する。
例として、可塑剤は、n-ブチルベンゼンスルホンアミド(BBSA)などのベンゼンスルホンアミド誘導体、エチルトルエンスルホンアミドまたはN-シクロヘキシルトルエンスルホンアミド、パラヒドロキシ安息香酸2-エチルヘキシル、パラヒドロキシ安息香酸2-デシルヘキシルなどのヒドロキシ安息香酸エステル、オリゴエチレンオキシテトラヒドロフルフリルアルコールのようなテトラヒドロフルフリルアルコールのエステルまたはエーテル、およびクエン酸またはヒドロキシマロン酸のエステル、例えばオリゴエチレンオキシマロネートから選択される。
可塑剤の混合物を使用することは、本発明の範囲外ではない。
例として、充填剤は、シリカ、グラファイト、膨張グラファイト、カーボンブラック、カオリン、マグネシア、スラグ、タルク、ウォラストナイト、ナノ充填剤(カーボンナノチューブ)、顔料、金属酸化物(酸化チタン)、金属、有利にはウォラストナイトおよびタルク、優先的にはタルクから選択することができる。
炭素繊維(B)について:
本発明による半結晶性脂肪族ポリアミド成形組成物中の炭素繊維は、それぞれ組成物の成分の合計に基づいて、好ましくは10.0から20.0重量%で、好ましくは10.0から15.0重量%で、好ましくは12.0から20.0重量%で存在する。
本発明による半結晶性脂肪族ポリアミド成形組成物中の炭素繊維は、それぞれ組成物の成分の合計に基づいて、好ましくは10.0から20.0重量%で、好ましくは10.0から15.0重量%で、好ましくは12.0から20.0重量%で存在する。
半結晶性脂肪族ポリアミド成形組成物に使用される炭素繊維は、切断(または短)繊維の形態であってもよく、または切断(または短)繊維束の形態であってもよく、または粉砕炭素繊維の形態であってもよい。
配合前に、炭素繊維は、優先的に切断(または短縮)された炭素繊維であり、0.1から50mm、特に2から10mmの算術的平均の長さを有する。
配合前に、粉砕された炭素繊維は、50μmから400μmの算術的平均を有する長さを有する。
配合後、成形される組成物において、粉砕された炭素繊維は、400μm未満の算術的平均の長さを有する。
配合後、成形される組成物において、炭素短繊維は、100から600μm、特に150から500μmで構成される算術的平均の長さを有する。
上段で定められた算術的平均の繊維の長さは、ISO 22314:2006(E)に従って判定される。
炭素繊維は、例えば、PAN(ポリアクリロニトリル)、炭素ピッチまたはセルロース系繊維から製造することができる。
組成物の炭素繊維は異方性であってもよい。
ポリアミド組成物に使用される炭素繊維は、5から10μmの間に含まれる直径、1000から7000MPaの引張強度および200から700GPaの弾性率を有する。
通常、炭素繊維は、変化する制御された大気および温度条件下で、ポリアクリロニトリル、ピッチまたはレーヨンから作られた適切なポリマー繊維を露出させることによって、製造される。例えば、炭素繊維は、200から300℃の酸化雰囲気中でPAN糸または織物を安定化し、続いて600℃を超える不活性雰囲気中で炭化することによって製造することができる。そのような方法は最先端であり、例えば、H.Heissler,Reinforced plastics in the aerospace industry’’,Verlag W.Kohlhammer,Stuttgart,1986に開示されている。
ポリマーと繊維との間の物理化学的結合を改善する目的で、繊維製造業者はサイジングを使用し、その組成およびレベルは変化し得る。
「サイジング」という用語は、ノズルを出る強化繊維(織物サイジング)および布地(プラスチックサイジング)に施される表面処理を指す。それらは、一般に、本質的に有機である(熱硬化性または熱可塑性樹脂の類)。
ダイを出る繊維に適用される「テキスタイル」サイジングは、繊維の互いに対する凝集を確実にし、摩耗を減少させ、その後の取り扱い(織り、ドレープ、編み)を容易にし、静電荷の形成を防止する結合剤を堆積させることからなる。
布地に適用される「プラスチック」サイジングまたは「仕上げ」は、結合剤を堆積させることからなり、その役割は、繊維と樹脂との間の物理化学的結合を確実にし、繊維をその環境から保護することである。
一実施形態では、成分の炭素繊維は、リサイクルの炭素繊維であり得る。
中空のガラスビーズ(C)について:
中空のガラスビーズは、組成物中に5.0から20.0重量%で存在する。
中空のガラスビーズは、組成物中に5.0から20.0重量%で存在する。
有利には、それらは7.0から20重量%、特に10.0から20.0重量%、特に12.0から20.0重量%で存在する。
中空のガラスビーズは、グリセロール中のASTM D3102-72(1982)に従って測定して、少なくとも50MPa、特に好ましくは少なくとも100MPaの圧縮抵抗を有する。
有利には、中空のガラスビーズは、規格ASTM B 822-10に従ってレーザー回折を使用して測定して、10から80μm、好ましくは13から50μmの平均体積直径d50を有する。
中空のガラスビーズは、例えば、アミノシラン、エポキシシラン、ポリアミド、特に水溶性ポリアミド、脂肪酸、ワックス、シラン、チタネート、ウレタン、ポリヒドロキシエーテル、エポキシド、ニッケルまたはそれらの混合物に基づく系で表面処理することができ、この目的のために使用することができる。中空のガラスビーズは、好ましくはアミノシラン、エポキシシラン、ポリアミドまたはそれらの混合物で表面処理される。
中空のガラスビーズは、ホウケイ酸ガラス、好ましくはカルシウムホウケイ酸ナトリウム酸化炭酸塩ガラスから形成することができる。中空のガラスビーズは、好ましくは、気体比重計および測定ガスとしてヘリウムを用いて規格ASTM D2840-69(1976)に従って測定して、0.10から0.65g/cm3、好ましくは0.20から0.60g/cm3、特に好ましくは0.30から0.50g/cm3の真密度を有する。
組成物について:
成形組成物は、上段に定められ、重量で、
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤を含み、
該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しい。
成形組成物は、上段に定められ、重量で、
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤を含み、
該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しい。
組成物はまた、中実および/または中空のガラス繊維を含むことができる。
有利には、それは中実および/または中空のガラス繊維を含まない。
一実施形態では、成形組成物は、(重量で)
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤からなり、
該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しい。
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤からなり、
該組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しい。
衝撃修飾剤が、上段で定義したように23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および23℃でISO規格178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と上段で定義したような官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択される別の実施形態では、組成物は、そのとき、
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)上段で定義したように、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と上段で定義した官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択された、23℃でISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤、
を含み、
該組成物の各構成成分の割合の合計は100%に等しい。
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)上段で定義したように、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と上段で定義した官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択された、23℃でISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤、
を含み、
該組成物の各構成成分の割合の合計は100%に等しい。
さらに別の実施形態では、組成物は、
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)上段で定義したように、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と上段で定義した官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択された、23℃でISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2重量%、好ましくは0.1から1重量%の少なくとも1つの添加剤、
を含み、
該組成物の各構成成分の割合の合計は100%に等しい。
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)上段で定義したように、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と上段で定義した官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択された、23℃でISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2重量%、好ましくは0.1から1重量%の少なくとも1つの添加剤、
を含み、
該組成物の各構成成分の割合の合計は100%に等しい。
衝撃修飾剤が、官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィンおよびそれらの混合物から選択される別の実施形態では、組成物は、組成物は、そのとき、
(A)38.0から78.0%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィン、およびそれらの混合物から選択される、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、7.0%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤からなり、
該組成物の各成分の割合の合計が100%に等しい。
(A)38.0から78.0%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィン、およびそれらの混合物から選択される、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、7.0%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤からなり、
該組成物の各成分の割合の合計が100%に等しい。
さらに別の実施形態では、組成物は、
(A)38.0から78.0%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィン、およびそれらの混合物から選択される、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、7.0%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤からなり、
該組成物の各成分の割合の合計が100%に等しい。
(A)38.0から78.0%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10.0から20.0%の炭素繊維、
(C)5.0から20.0%の中空のガラスビーズ、および
(D)官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィン、およびそれらの混合物から選択される、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、7.0%から20.0%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)0から2.0重量%、好ましくは0.1から1.0重量%の少なくとも1つの添加剤からなり、
該組成物の各成分の割合の合計が100%に等しい。
これらの実施形態のそれぞれについて、組成物が0.1から1.0%の添加剤を含む場合、半結晶性ポリアミドの割合の最大の限界は、100%の構成成分合計に達するために存在する添加剤の割合だけ低下する。
有利な実施形態では、本発明は、半結晶性組成物が部分的または完全にバイオベース化されている、上段で定義した組成物に関する。
「バイオベース」という用語は、規格ASTM D6852-02と同じ意味を有し、より優先的には、規格ASTM D6866と同じ意味を有する。
規格ASTM D6852は、組成物中の天然に存在する生成物の割合を示しているが、対して規格ASTM D6866は、再生可能な有機炭素、すなわちバイオマスからの再生可能な有機炭素を測定するための方法および条件を規定している。
別の態様によれば、本発明は、特にエレクトロニクス、スポーツ、自動車または産業のための物品の製造のための、上段で定義した組成物の使用に関する。
組成物自体について上段で定義したすべての技術的特性は、その使用にも有効である。
一実施形態では、物品が射出成形によって製造される。
さらに別の態様によれば、本発明は、上段で定義した組成物を用いて射出成形することによって得られる物品に関する。
組成物自体について上段に詳述したすべての技術的特性は、物品に有効である。
本発明の組成物の調製および機械的特性:
表Iおよび表IIの組成物は、ポリマー顆粒を炭素繊維、中空のガラスビーズおよび添加剤と溶融ブレンドすることによって調製した。この化合物は、240℃で平坦な温度プロファイル(T°)を有する直径26mmの二軸共回転押出機で、混練することによって、作製した。混錬の速度は200rpmであり、流速は16kg/hである。
表Iおよび表IIの組成物は、ポリマー顆粒を炭素繊維、中空のガラスビーズおよび添加剤と溶融ブレンドすることによって調製した。この化合物は、240℃で平坦な温度プロファイル(T°)を有する直径26mmの二軸共回転押出機で、混練することによって、作製した。混錬の速度は200rpmであり、流速は16kg/hである。
炭素繊維および中空のガラスビーズの導入は、サイドフィーダーを用いて行う。
ポリアミドおよび添加剤は、配合プロセス中にメインホッパーにおいて添加される。
次いで、以下の基準に従って機械的特性を研究するために、材料温度260℃および成形温度60℃で、ダンベルまたはバーの形状で、射出成形機において組成物を成形した。
[表I]
CE:反例
割合は質量の割合(%)で示す。
Engage(商標)8200、非官能化エチレン-オクテン共重合体、d=0.87g/cm3、Dow Inc社から供給
iM16k中空のガラスビーズ、真密度=0.46g/cm3、平均直径=20μm、圧縮強度>100MPa、3M社から供給
Kraton(商標)FG1901:スチレンおよびエチレン/ブチレンに基づく直鎖トリブロック共重合体、無水マレイン酸で官能化、d=0.91g/cm3、Kraton Polymers社から供給
Exxelor(商標)VA1803、無水マレイン酸を有する官能化エチレン共重合体、d=0.86g/cm3、Exxon Mobil社から供給
Toho テナックス HT C493:Teijin社から供給された炭素繊維
PA11:出願人により合成
PEBA PA11/PTMG:出願人により合成
[表I]
CE:反例
割合は質量の割合(%)で示す。
Engage(商標)8200、非官能化エチレン-オクテン共重合体、d=0.87g/cm3、Dow Inc社から供給
iM16k中空のガラスビーズ、真密度=0.46g/cm3、平均直径=20μm、圧縮強度>100MPa、3M社から供給
Kraton(商標)FG1901:スチレンおよびエチレン/ブチレンに基づく直鎖トリブロック共重合体、無水マレイン酸で官能化、d=0.91g/cm3、Kraton Polymers社から供給
Exxelor(商標)VA1803、無水マレイン酸を有する官能化エチレン共重合体、d=0.86g/cm3、Exxon Mobil社から供給
Toho テナックス HT C493:Teijin社から供給された炭素繊維
PA11:出願人により合成
PEBA PA11/PTMG:出願人により合成
引張弾性率、破断伸びおよび引張強度は、乾燥試料について規格ISO 527-1:2012に従って23℃で測定した。
使用される機械は、INSTRON 5966タイプのものである。クロスヘッドの速度は、弾性率測定では1mm/分、引張強度および破断伸びでは5mm/分である。試験条件は、乾燥試料では23℃+/-2℃である。
衝撃強度は、ISO179-1:2010(シャルピー衝撃)に従って、乾燥試料について、温度23℃+/-2℃、相対湿度50%+/-10%、または-30℃+/-2℃、相対湿度50%+/-10%で、ノッチありおよびノッチなしの寸法80mm×10mm×4mmの試料で測定した。
表Iおよび表IIに示される結果は、本発明の組成物が比較組成物よりも優れた機械的特性を有し、特に-30℃でのシャルピー衝撃値が比較組成物よりもはるかに優れていることを示している。
さらに、本発明の組成物について、破断伸びは、比較組成物と比較して優れている。
本発明の組成物はまた、優れた加工性を有する。
Claims (18)
- 成形組成物であって、重量で、
(A)38から79.5%の少なくとも1つの半結晶性脂肪族ポリアミド、
(B)10から20%の炭素繊維、
(C)10から20%の中空のガラスビーズ、および
(D)23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、200MPa未満、特に100MPa未満の曲げ弾性率を有する、5.5%から20%の少なくとも1つの衝撃修飾剤、
(E)シリカ、グラファイト、膨張グラファイト、カーボンブラック、カオリン、マグネシア、スラグ、タルク、ウォラストナイト、ナノフィラー(カーボンナノチューブ)、顔料、金属酸化物(酸化チタン)、金属、有利にはウォラストナイトおよびタルク、優先的にはタルク、染料、安定剤、可塑剤、界面活性剤、造核剤、顔料、光沢剤、抗酸化剤、潤滑剤、難燃剤、天然ワックスおよびそれらの混合物から選択される充填剤から選択される、0.1から1重量%の少なくとも1つの添加剤を含み、
前記組成物の各成分(A)+(B)+(C)+(D)+(E)の割合の合計が100%に等しく、
PA6およびPA66を除外する、組成物。 - 前記衝撃修飾剤が、ポリエーテルブロックアミド(PEBA)、官能化または非官能化ポリオレフィン、およびそれらの混合物から選択される、請求項1に記載の組成物。
- 衝撃修飾剤は、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)、および、23℃で規格ISO178:2010に従って測定して、100MPa未満の曲げ弾性率を有するポリエーテルブロックアミド(PEBA)と、官能化または非官能化ポリオレフィンとの混合物から選択されることを特徴とする、請求項1または2に記載の組成物。
- PEBAが、ISO1183-3:1999に従って判定されるときに、1以上、特に1より大きい密度を有することを特徴とする、請求項3に記載の組成物。
- 衝撃修飾剤は、官能化ポリオレフィン、非官能化ポリオレフィンおよびそれらの混合物から選択され、該衝撃修飾剤は、組成物の総重量に対して7から20.0%存在することを特徴とする、請求項1または2に記載の組成物。
- 官能化ポリオレフィンは、無水マレイン酸、カルボン酸、カルボキシル無水物およびエポキシド官能基から選択される官能基を有し、特にエチレン/オクテンコポリマー、エチレン/ブテンコポリマー、エチレン/プロピレン(EPR)エラストマー、エチレン-プロピレン-ジエンエラストマー共重合体(EPDM)およびエチレン/アルキルメタクリレートコポリマーから選択されることを特徴とする、請求項3から5のいずれか一項に記載の組成物。
- 炭素繊維が、特に100から600μm、特に150から500μmから構成される繊維の長さを有する短い炭素繊維であり、前記長さが、成形される組成物において配合された後に測定されることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載の組成物。
- 中空のガラスビーズが、ASTM B 822-17に従ってレーザー回折によって測定して、10から80μm、好ましくは13から50μmの平均体積直径d50を有することを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載の組成物。
- 中空のガラスビーズが、測定ガスとして気体比重計およびヘリウムを用いてASTM D2840-69(1976)に従って測定して、0.10から0.65g/cm3、優先的には0.20から0.60g/cm3、特に0.30から0.50g/cm3の真密度を有することを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載の組成物。
- 中空のガラスビーズが、ASTM D3102-72(1982)に従ってグリセロール中で測定した場合に、少なくとも50MPa、特に少なくとも100MPaの圧縮抵抗を有することを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の組成物。
- 半結晶性ポリアミドが、
少なくとも1つのC6からC18、優先的にはC8からC12、より優先的にはC10からC12のアミノ酸、または
少なくとも1つのC6からC18、優先的にはC8からC12、より優先的にはC10からC12のラクタム、または
少なくとも1つのC4からC36、優先的にはC6からC18、優先的にはC6からC12、より優先的にはC10からC12の脂肪族ジアミンCaと、少なくとも1つのC4からC36、優先的にはC6からC18、優先的にはC6からC12、より優先的にはC8からC12の脂肪族ジカルボン酸Cb、または
それらの混合物
の重縮合によって得られることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物。 - 半結晶性ポリアミドが、
少なくとも1つのC6からC18、優先的にはC8からC12、より優先的にはC10からC12のアミノ酸、または
少なくとも1つのC6からC18、優先的にはC8からC12、より優先的にはC10からC12のラクタム
の重縮合によって得られることを特徴とする、請求項1から11のいずれか一項に記載の組成物。 - 半結晶性ポリアミドが、PA610、PA612、PA1010、PA1012、PA1212、PA11およびPA12、特にPA1010、PA1012、PA1212、PA11、PA12から選択されることを特徴とする、請求項1から12のいずれか一項に記載の組成物。
- 半結晶性ポリアミドがPA11およびPA12、特にPA11から選択されることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記少なくとも1つの添加剤が、シリカ、グラファイト、膨張グラファイト、カーボンブラック、カオリン、マグネシア、スラグ、タルク、ウォラストナイト、ナノ充填剤(カーボンナノチューブ)、顔料、金属酸化物(酸化チタン)、金属、有利にはウォラストナイトおよびタルク、優先的にはタルク、染料、安定剤、可塑剤、界面活性剤、造核剤、顔料、光沢剤、抗酸化剤、潤滑剤、難燃剤、天然ワックスおよびそれらの混合物から選択される充填剤から選択されることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載の組成物。
- 特にエレクトロニクス、スポーツ、自動車または産業用の物品の製造のための、請求項1から15のいずれか一項に記載の組成物の使用。
- 物品が射出成形によって製造されることを特徴とする、請求項16に記載の使用。
- 請求項1から15のいずれか一項に記載の組成物で射出成形することによって得られる物品。
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