JP2736219B2 - 熱可塑性多層複合体およびそれから成る成形部材 - Google Patents

熱可塑性多層複合体およびそれから成る成形部材

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明の対象は、ポリアミドおよ
びポリビニリデンフルオリドからなる熱可塑性多層複合
体である。
【0002】
【従来の技術】ポリアミドもしくはポリビニリデンフル
オリドは、一連の使用に不適当なものである。
【0003】ポリアミドは例えば耐候性ではない。それ
というのも、このポリアミドは、照射下で老化し、かつ
空気湿分を吸収するからである。このことにより、変
色、機械的性質の劣化および歪みの徴候が生じる。ポリ
アミドが良好な機械的性質、殊に良好な靭性を有すると
しても、ポリアミドは、劣悪な遮断効果を有し;したが
って、極性物質は、容易にポリアミドを通じて移行しう
る。このことは、例えばアルコール含有燃料が搬送され
る燃料導管の場合には、著しい欠点である。
【0004】ポリビニリデンフルオリドは、一般に良好
な耐候性を有し、かつ良好な耐化学薬品性を有する。そ
の上、ポリビニリデンフルオリドは、極性媒体ならびに
非極性媒体に対して顕著な遮断効果を有する。衝撃に敏
感なことは欠点である。殊に、ノッチ衝撃強度は不十分
である。
【0005】多くの場合に重合体が、ポリアミドおよび
ポリビニリデンフルオリド(PVDF)をも含めて互い
に非相溶性であり、したがって多層複合体を製造する場
合に、積層品の層間で十分な付着力が達成されないこと
は、当業者に知られていることである。しかし、摩擦接
触的に結合された熱可塑性多層複合体は、工業的使用の
場合には、必ず必要とされるものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ポリ
ビニリデンフルオリド成形材料およびポリアミド成形材
料からなる熱可塑性多層複合体を提供することである。
成形材料およびそれから得られた熱可塑性多層複合体
は、次の要求: 1.PVDFおよびポリアミドからなる成形材料は、熱
可塑性多層複合体の形で堅固に互いに付着すること。
【0007】2.PVDF成形材料とポリアミド成形材
料との間で熱可塑性複合体は、燃料に対して安定性であ
ること。
【0008】3.成形材料の典型的な使用特性は、前記
要求事項1および2を充足させるために必要とされる変
性によって変化しないことを満たすはずである。
【0009】PVDF成形材料およびポリアミド成形材
料からなる熱可塑性多層複合体それ自体は、数多くの実
施態様で知られている。
【0010】フランス国特許第2602515号明細書
には、ポリアミド11からなる外側層および可塑化され
たポリビニリデンフルオリドからなる内側層を有する2
層管が記載されている。この場合には、これらの層の摩
擦接触的な結合は存在していない。即ち、この管は、前
記の第1の要求事項を満たしていない。
【0011】
【問題を解決するための手段】意外なことに、上記の要
求事項1〜3は、I.ポリアミドからなる成形材料を基
礎とする少なくとも1つの層および II.a)ポリビニリデンフルオリドと b)ポリグルタルイミドとから成る成形材料を基礎とす
るIに隣接した少なくとも1つの層を有し、この場合こ
れらの層は、互いに摩擦接触的に結合していることを特
徴とする、熱可塑性多層複合体によって満たされること
が見い出された。
【0012】成分IIaおよびIIbは、重量比97.
5〜50:2.5〜50、有利に97.5〜80:2.
5〜20、特に有利に96〜90:4〜10で使用され
る。
【0013】熱可塑性多層複合体は、付加的にポリビニ
リデンフルオリド重合体からなる他の層を有することが
でき、この層は、層IIに対しては隣接していないが、
しかし層Iに対しては隣接している。
【0014】成分Iには、第1に脂肪族のホモポリアミ
ドおよびコポリアミドがこれに該当する。例としては、
4.6−、6.6−、6.12−、8.10−、10.
10−ポリアミド等が挙げられる。有利なのは、6−、
10.12−、11−、12−ポリアミドならびに1
2.12−ポリアミドである。[ポリアミドの表記は、
国際規格に相応しており、この場合前者の数字は出発ジ
アミンのC原子数を表わし、後者の数字はジカルボン酸
のC原子数を表わす。1つの数字のみが記載されている
場合には、これは、α,ω−アミノカルボン酸から出発
したものであるかもしくはそれから誘導されたラクタム
から出発したものであることを意味する。H.Dominhaus,
Die Kunststoffe und ihre Eigenshaften,第272
頁、VDI社刊(1976)、参照]。
【0015】コポリアミドを使用する場合には、このポ
リアミドは、例えばアジピン酸、セバシン酸、コルク
酸、イソフタル酸、テレフタル酸を共酸として含有する
ことができるかもしくはビス(4´−アミノシクロヘキ
シル)−メタン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、
ヘキサメチレンジアミン等をコジアミンとして含有する
ことができる。
【0016】このポリアミドの製造は公知である(例え
ば:D. B. Jacobs,J. Zimmermann,Polymerization Pro
cesses,第424〜467頁,Interscience Publisher
s,New York(1977);ドイツ連邦共和国特許出願
公告第2152194号明細書)。
【0017】同様にポリアミドとして適当なものは、混
合された脂肪族/芳香族重縮合物であり、これは、例え
ば米国特許第2071250号明細書;同第20712
51号明細書;同第2130523号明細書;同第21
30948号明細書;同第2241322号明細書;同
第2312966号明細書;同第2512606号明細
書;同第3393210号明細書に記載されているかも
しくはKirk-Othmer;Encyclopedia of Chemical Techno
logy、第3版、第18巻、Wiley and Sons(198
2),第328頁および第435頁に記載されている。
この種の生成物は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公
開第2712987号明細書、同第2523991号明
細書、同第3006961号明細書に記載されている。
【0018】主としてアミノ末端基を有するポリアミド
ならびに主としてカルボン酸末端基を有するものを使用
することができる。有利なのは、主としてアミノ末端基
を有するポリアミドである。
【0019】ポリアミドの分子量(数平均)は、1.6
5〜2.4の範囲内の相対粘度(ηrel)に相応して4
000を上廻り、特に10000を上廻る。
【0020】ポリアミドは、別の熱可塑性樹脂が本発明
による性質を損なわない限り、40重量%までの別の熱
可塑性樹脂を含有することができる。殊に、この場合に
は、ポリカルボネート[H. Schnell,Chemistry and Ph
ysics of Polycarbonates,Interscience Publisher,N
ew York(1981)]、アクリルニトリル/スチロー
ル/ブタジエン共重合体(Houben-Weyl,Methoden der
organischen Chemie,第14/1巻,Georg Thieme
Verlag Stuttgart,第393〜406頁;Ullmanns E
ncyclopaedie der technischen Chemie,第4版,第1
9巻,Verlag Chemie社(Weinheim在)刊,(198
1),第279〜284頁)、アクリルニトリル/スチ
ロール/アクリレート共重合体[Ullmanns Encyclopaed
ie der technischen Chemie,第4版,第19巻,Verla
g Chemie社(Weinheim在)刊,(1981),第277
〜295頁]、アクリルニトリル/スチロール共重合体
[Ullmanns Encyclopaedie der technischen Chemie,
第4版,第19巻,Verlag Chemie社(Weinheim在)
刊,(1981),第273頁以降]またはポリフェニ
レンエーテル(ドイツ連邦共和国特許出願公開第322
4691号明細書およびドイツ連邦共和国特許出願公開
第3224692号明細書、米国特許第3306874
号明細書、米国特許第3306875号明細書および米
国特許第4028341号明細書)が挙げられる。
【0021】必要な場合には、ポリアミドは、耐衝撃性
であるように調節することができる。適当な変性剤は、
例えばエチレン/プロピレン共重合体またはエチレン/
プロピレン/ジエン共重合体(欧州特許出願公開第02
95076号明細書)、ポリペンテニレン、ポリオクテ
ニレンまたはランダムにかもしくはブロック状に構成さ
れた、アルケニル芳香族化合物と脂肪族オレフィンまた
はジエンとからなる共重合体(欧州特許出願公開第02
61748号明細書)である。更に、耐衝撃性に変性す
るゴムは、次のものが挙げられる:ガラス温度Tg<−
10℃を有する(メト)アクリレート−、ブタジエン−
またはスチロール/ブタジエンゴムからなる粘弾性心を
有する心/外殻ゴム、この場合心は、架橋されていても
よい。外殻は、スチロールおよび/またはメチルメタク
リレートおよび/または他の不飽和単量体から構成され
ていてもよい(ドイツ連邦共和国特許出願公開第214
4528号明細書、ドイツ連邦共和国特許出願公開第3
728685号明細書)。耐衝撃性に変性する成分の含
量は、望ましい性質を損なわないように選択することが
できる。
【0022】成分IIaは、有利に可塑剤不含であるよ
うに使用されるポリビニリデンフルオリドを殊に含有す
る。この重合体の製造および構造は公知である(Hans
R. Kricheldorf,Handbook of Polymer Synthesis,第A
部,Verlag Marcel Dekker Inc. New York - Basel ー Ho
ngkong,第191頁以降;Kunststoff Handbuch,第1
版,第XI巻,Carl Hanser Verlag Muechen(1971),
第403頁以降)。
【0023】また、ポリビニリデンフルオリドを基礎と
する共重合体も本発明によれば含有していてもよく、こ
れは、40重量%までの別の単量体を有する。このよう
な付加的な単量体としては、例示的に次のものが挙げら
れる:トリフルオルエチレン、エチレン、プロペンおよ
びヘキサフルオルプロペン。
【0024】使用される本発明によるポリビニリデンフ
ルオリドは、一般に<17g/10min、特に2〜1
3g/10minのメルトフローインデックス(DIN
53735)を有する。
【0025】層IIの成分IIbとしては、ポリグルタ
ルイミドが使用され、このポリグルタルイミドは少なく
とも次の基本成分: i)
【0026】
【化9】
【0027】14〜85重量%、特に30〜70重量% ii)
【0028】
【化10】
【0029】10〜75重量%、特に20〜40重量% iii)
【0030】
【化11】
【0031】0〜15重量% iv)
【0032】
【化12】
【0033】7〜20重量%、特に8〜12重量%を有
する。
【0034】上記式中、アルキルはメチル、エチル、プ
ロピル、ブチル、ヘキシルであり、R1〜R4は−H、
(Cn2n+1)(但し、nは1〜6を表わす)であり、
この場合基R1〜R4は、同一でも異なっていてもよい。
好ましいのは、R1〜R4がメチル基を表わすような基本
成分である。同様に、アルキルは有利にメチルを表わ
す。
【0035】これらの重合体は、ポリグルタルイミドと
呼称される。これは、2個の隣接したカルボキシル(カ
ルボキシレート)基が環式酸イミドに反応されているよ
うなポリアルキルアクリル酸エステルである。イミド形
成は、有利にアンモニアもしくは第1アミン、例えばメ
チルアミンを用いて実施される。生成物ならびにその製
造は公知である(Hans R. Kricheldorf,Handbook of P
olymer Synthesis,第A部,Verlag Marcel Dekker Inc.
New York - Basel ー Hongkong,第223頁以降;H. G.
Elias,Makromolekuele, Huethig und Wepf Verlag Base
l Heiderberg- New York;米国特許第2146209号
明細書、米国特許第4246374号明細書)。
【0036】本発明により使用されるポリグルタルイミ
ドは、一般に<30g/10min、特に0.2〜15
g/10minのメルトフローインデックスを有する。
【0037】ノッチ衝撃強度を高めるために、ポリグル
タルイミドは、なお相応する変性剤を含有することがで
きる。例としては、ポリブチルアクリレート心およびポ
リメチルメタクリレートおよび/またはポリグルタルイ
ミドからなる外殻を有する心/外殻−重合体が挙げられ
る。記載した例以外に、他の変性剤が可能である。
【0038】層IおよびIIのための成形材料には、常
用の助剤および添加剤、例えば難燃剤、安定剤、可塑
剤、加工助剤、粘度改善剤、充填剤、この場合には殊に
導電性を改善するための充填剤、顔料等を添加すること
ができる。記載した薬剤の量は、望ましい性質に重大な
影響を及ぼさない程度に配量することができる。
【0039】IIの層のための成形材料は、常用の公知
方法により、成分IIaおよびIIbを良好に混練する
混合装置中、例えば二軸スクリュー混練機中で、成分I
IaおよびIIbの融点により左右される温度、一般に
200〜330℃で溶融混合することによって製造され
る。
【0040】また、成分IIaおよびIIbからなる成
分IIは、直接に調製押出機(Aufbereitungsextrude
r)中で製造することができ、この調製押出機中で層I
Iとの熱可塑性多層複合体を製造するための成分II
は、調製される。
【0041】成分IIaおよびIIbは、成分IIにお
いて成分IIaおよびIIbの無定形の混合相のみが存
在しかつ成分IIaおよびIIbの純粋な無定形相は存
在しないように選択することができる。この無定形の混
合相とともに、結晶性PVDF領域が存在する。
【0042】無定形混合相および結晶性PVDF相から
なる形態は、成分IIaおよびIIbのための本発明に
よる成形材料によって達成される。即ち、本発明による
成分IIは、捩り振動分析で−200℃とPVDF結晶
の融点との間の温度の関数としてガラス転移のみを示
し、このガラス転移の温度は、成分IIの組成およびP
VDFの結晶条件によって定められる。殊に、記憶装置
モジュールおよび損失モジュールの温度依存性の命令の
場合には、純粋な無定形PVDF相のガラス転移に相応
するであろう−38℃〜−50℃の最大は生じない。
【0043】更に、上記の要求事項No.3は、相II
のための成形材料の場合に成分IIbの含量が小さけれ
ば小さいほど、ますます良好に満たすことができる。例
えば、ポリビニリデンフルオリド重合体95重量%(成
分IIa)と本発明によるポリグルタルイミド成形材料
5重量%(成分IIb)との混合物のメタノール含有燃
料に対する遮断効果は、純粋なポリビニリデンフルオリ
ドの遮断効果よりも不本意なことに劣悪である。
【0044】多層複合体の完成は、一工程または多工程
で行なうことができる。
【0045】一工程の射出成形法の場合には、種々の溶
融液を金型内に一緒に導入し、かつ成形部材に冷却する
ことができる(多成分射出成形法)。一工程の押出法の
場合には、常法で種々の溶融液が同時押出される。
【0046】多工程法の場合には、差当り成形部材が成
分Iまたは成分IIから得られ、次いで残りの成分と、
圧縮、射出成形または押出によって結合される。
【0047】本発明による多層複合体は、卓越して良好
な安定性ならびに化学的薬剤、溶剤および燃料に対する
拡散に抗する良好な遮断効果を有する。更に、複数の層
は、互いに摩擦接触的に結合し、したがって例えば完成
部材の熱膨張または曲げの際に種々の層の剪断は互いに
生じない。更に、本発明による多層複合体をいくつも互
いに(交互に)有する部材を製造することもできる。
【0048】この本発明による多層複合体は、構造部材
の際になかんずく電気工業、機械建造工業および自動車
工業の範囲内でその場で使用され、この場合ポリビニリ
デンフルオリドの遮断効果は、ポリアミドの良好な機械
的性質、殊に著しく良好な冷間衝撃強さと組み合わされ
るかまたはポリアミドの不利な性質、例えば不足した耐
UV性、不十分な引掻強さまたは不足した耐薬品性は、
ポリビニリデンフルオリドでの被覆によって補償され
る。
【0049】記載したパラメーターは、次の測定方法を
用いて定められた。
【0050】ポリビニリデンフルオリドのメルトフロー
インデックスの測定は、230℃で5kgの荷重下に行
なわれる(DIN 53735)。
【0051】ポリグルタルイミドのメルトフローインデ
ックスの測定は、230℃で3.8kgの荷重下に行な
われる(DIN 53735)。
【0052】境界面での機械的分離可能性の試験は、金
属製楔(切断角度:5度;支持台:2.5kg)を用い
て行なわれ、この場合には、試験すべき材料の境界層を
分離することが試みられる。成分間の境界での分離を行
なう場合には、付着力は劣悪である。これとは異なり、
2つの成分の一方内で全部または部分的に分離を行なう
場合には、良好な付着力が存在する。
【0053】ポリアミドの溶液粘度(相対粘度ηrel
の測定は、DIN53727/ISO 307により2
5℃で0.5重量%のm−クレゾール溶液を使用して行
なわれる。
【0054】アミノ末端基を測定するために、ポリアミ
ド1gはm−クレゾール50mlに25℃で溶解され
る。この溶液は、過塩素酸を用いて電位差計により滴定
される。
【0055】ポリアミド中のカルボキシル末端基を測定
するために、重縮合物1gは、ベンジルアルコール50
mlに窒素雰囲気下に165℃で溶解される。溶解時間
は、最大で20分間である。この溶液は、エチレングリ
コール中のKOH溶液(KOH 0.05モル/l)を
用いてフェノールフタレインに対して色が変化するまで
滴定される。
【0056】
【実施例】アルファベット符号で示した実施例は、本発
明によるものではない。
【0057】成分I. PA 1:ポリアミド12(ηrel:2.1;可塑剤含
量:アミノ末端基0.9ミリモル/kg;カルボキシル
末端基48ミリモル/kg;VESTAMID(登録商
標)L 2140−Huels AG) PA 2:ポリアミド12(ηrel:2.1;可塑剤含
量:N−n−ベンジルベンゾールスルホンアミド15重
量部、アミノ末端基9ミリモル/kg;カルボキシル末
端基48ミリモル/kg;VESTAMID(登録商
標)L 2140−Huels AG) PA 3:ポリアミド12(ηrel:2.1;可塑剤含
量:N−n−ベンジルベンゾールスルホンアミド15重
量部、アミノ末端基50ミリモル/kg;カルボキシル
末端基8ミリモル/kg) PA 4:ポリアミド6.12(ηrel:1.9;可塑
剤含量:アミノ末端基0.93ミリモル/kg;カルボ
キシル末端基29ミリモル/kg) PA 5:ポリアミド12(ηrel:2.01;可塑剤
含量:アミノ末端基0.33ミリモル/kg;カルボキ
シル末端基31ミリモル/kg) 成分II. PVDF 1:ポリビニリデンフルオリド(メルトフロ
ーインデックス:13g/10min、DYFLOR
(登録商標)LE−Huels AG)。
【0058】PVDF 2:ポリビニリデンフルオリド
(メルトフローインデックス:8.5g/10min、
DYFLOR(登録商標)EE−Huels AG)。
【0059】PVDF 3:a)ポリビニリデンフルオ
リド100重量部(メルトフローインデックス:8.5
g/10min、DYFLOR(登録商標)EE−Huel
s AG)および b)市販の導電性カーボンブラック6重量部(Ketjenbl
ack TMEC 300−AKZO)からなるポリビニリ
デンフルオリド。
【0060】成分IIbに使用される重合体は、さらに
上記のi)〜iv)で示される構成成分から構成されてお
り、この場合アルキルおよびR1〜R4はメチルを表わ
す。
【0061】
【表1】
【0062】 Z1:a)PVDF 1 50重量%および b)P1 50重量%からなる混合物 Z2:a)PVDF 1 50重量%および b)P2 50重量%からなる混合物 Z3:a)PVDF 1 50重量%および b)P3 50重量%からなる混合物 Z4:a)PVDF 1 50重量%および b)P4 50重量%からなる混合物 Z5:a)PVDF 1 90重量%および b)P4 10重量%からなる混合物 Z6:a)PVDF 2 95重量%および b)P4 5重量%からなる混合物 Z7:a)PVDF 3 90重量%および b)P4 10重量%からなる混合物。
【0063】熱可塑性多層複合体の製造 2層フィルムならびに2層および3層の圧縮板を製造し
た。
【0064】2層フィルムは、2つの供給押出機が25
mmもしくは30mmのスクリュー直径を有する実験室
用同時押出装置中で製造された。円筒体の温度は230
℃(PA1、PA2、PA3)であり、250℃(Z
1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6)であり、かつ28
0℃(PA 4、PA 5)であった。層厚はそれぞれ
0.5mmであった。
【0065】圧縮複合体は、実験室用圧縮機中で270
℃、PA 4およびPA 5を用いる試験の場合には2
80℃で5分間の圧縮時間で製造された。
【0066】
【表2】
【0067】
【表3】
【0068】

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性複合体において、 I.ポリアミドからなる成形材料を基礎とする少なくと
    も1つの層および II.a)ポリビニリデンフルオリドと b)ポリグルタルイミドとから成る成形材料を基礎とす
    るIに隣接した少なくとも1つの層を有し、この場合こ
    れらの層は、互いに摩擦接触的に結合していることを特
    徴とする、熱可塑性多層複合体。
  2. 【請求項2】 層IIが a)ポリビニリデンフルオリド97.5〜80重量%と b)ポリグルタルイミド2.5〜20重量%との混合物
    からの成形材料から成る、請求項1記載の熱可塑性多層
    複合体。
  3. 【請求項3】 層IIが a)ポリビニリデンフルオリド95〜90重量%と b)ポリグルタルイミド4〜10重量%との混合物から
    の成形材料から成る、請求項1または2に記載の熱可塑
    性多層複合体。
  4. 【請求項4】 成分IIbが次の基本成分: i) 【化1】 14〜85重量% ii) 【化2】 10〜75重量% iii) 【化3】 0〜15重量% iv) 【化4】 7〜20重量% 〔上記式中、アルキルはメチル、エチル、プロピル、ブ
    チル、ヘキシルであり、R1〜R4は−H、(C
    n2n+1)(但し、nは1〜6を表わす)であり、同一
    でも異なっていてもよい〕を有する、請求項1から3ま
    でのいずれか1項に記載の熱可塑性多層複合体。
  5. 【請求項5】 成分IIbが次の基本成分: i) 【化5】 30〜70重量% ii) 【化6】 20〜40重量% iii) 【化7】 0〜15重量% iv) 【化8】 8〜12重量%〔上記式中、アルキルはメチル、エチ
    ル、プロピル、ブチル、ヘキシルであり、R〜R
    −H、(C2n+1)(但し、nは1〜6を表わ
    す)であり、同一でも異なっていてもよい〕を有する、
    請求項1から4までのいずれか1項に記載の熱可塑性多
    層複合体。
  6. 【請求項6】 Iの層がポリアミド12を基礎とする成
    形材料である、請求項1から5までのいずれか1項に記
    載の熱可塑性多層複合体。
  7. 【請求項7】 アルキルならびにR1〜R4がメチル基で
    ある、請求項1から6までのいずれか1項に記載の熱可
    塑性多層複合体。
  8. 【請求項8】 成分IIがビニルフルオリド共重合体で
    ある、請求項1から7までのいずれか1項に記載の熱可
    塑性多層複合体。
  9. 【請求項9】 成分IIaが導電性に調節されており、
    かつ表面抵抗が109オーム未満を有する、請求項1か
    ら8までのいずれか1項に記載の熱可塑性多層複合体。
  10. 【請求項10】 成形部材において、請求項1から9ま
    でのいずれか1項に記載の熱可塑性多層複合体からなる
    ことを特徴とする、成形部材。
  11. 【請求項11】 中空異形成形体において、請求項1か
    ら10までのいずれか1項に記載の熱可塑性多層複合体
    からなることを特徴とする、中空異形成形体。
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