JP3421155B2 - 難燃性ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
難燃性ポリアミド樹脂組成物Info
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Description
に関するものである。詳しくは、ポリアミド樹脂が本来
有する優れた性質に加えて、曲げ強度、曲げ弾性率など
の機械的物性、熱変形温度などの熱的物性および外観に
優れ、かつ難燃性の良好な成形物を提供し得る難燃性ポ
リアミド樹脂組成物に関する。
は、いくつかの方法が提案されている。最も一般に行わ
れているのは、難燃剤をポリアミド樹脂に添加混合する
方法である。しかして、難燃剤としては、ハロゲン系難
燃剤、窒素系化合物、金属含有化合物等が知られてい
る。これらのうち、ハロゲン系難燃剤を配合したポリア
ミド樹脂組成物の場合は、燃焼時に発生するガスの安全
性が疑問視されている。一方、金属化合物を配合した場
合には、その難燃化効果が極めて低く、実用に耐えな
い。
ド樹脂の燃焼に際して有毒気体の発生の少ない、メラミ
ン、シアヌル酸またはシアヌル酸メラミンなどのトリア
ジン系化合物をポリアミド樹脂に配合した、難燃性組成
物が提案されている(例えば特公昭49−1714、特
公昭50−105744、特公昭58−25379)。
しかし、これらの方法においても、ポリアミド樹脂に無
機充填剤、とくにガラス繊維などの繊維状物質を配合し
た場合、これがろうそくの芯の作用をして、難燃効果が
著しく低下させる(例えば特公昭60−37829)。
また、成形時に難燃剤が昇華して金型等に付着する、い
わゆるプレ−トアウト現象が著しく、離型不良や成形品
外観の荒れを生じたり、あるいは難燃剤とポリアミド樹
脂の相溶性が必ずしも良くないため、難燃剤の一部が成
形品表面に析出する、いわゆるブル−ミング現象が発生
する欠点があった。また、リン酸メラミンを配合した難
燃性組成物も提案されているが(例えば特開昭53−4
9054)、単にリン酸とメラミンの塩を加えただけで
は、ポリアミド樹脂に対する相溶性が悪いため、押出混
練時の作業性が困難となったり、成形品外観を損なう等
の不都合があった。
時に発生するガスの安全性、熱的物性、表面外観、難燃
性に優れ、かつ金属代替を目的とした高い機械的強度を
有する難燃性ポリアミド樹脂組成物を提供することにあ
る。
結果、驚くべきことにポリアミド樹脂に無機充填材、リ
ン酸メラミン、及び特定のカルボン酸を配合して得られ
たポリアミド樹脂組成物が、難燃性と成形品外観に優
れ、かつ金属代替をも可能な高い機械的強度を持つこと
を見いだし、本発明に到達した。以下、本発明を詳細に
説明する。
は、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン69、ナイロ
ン610、ナイロン612、ナイロン12、キシリレン
ジアミンとα、ω−直鎖脂肪族二塩基酸とから得られる
ポリアミド樹脂(以下、「MXナイロン」という。)及
びこれらの混合物等が例示できるが、特にこれらに限定
されるものでない。これらのポリアミド樹脂の中では、
MXナイロンとナイロン66とから成る混合ポリアミド
樹脂が最も好ましい。この混合ポリアミド樹脂では、ナ
イロン66の配合により、MXナイロンの成形性改善を
図ることができ、すなわち成形時のサイクル時間を短縮
できる効果がある。その配合割合は、成形性改善の面の
みからは、MXナイロン 40〜99重量%およびナイ
ロン6660〜1重量%(ここで重量%の合計は100
重量%とする)の、広い範囲から選択できる。
酸メラミンは、リン酸とメラミンの塩であれば、特に制
限はない。また、リン酸としては、オルトリン酸、亜リ
ン酸、次亜リン酸、メタリン酸、ピロリン酸のいずれで
もよい。この塩を構成するリン酸とメラミンとの比率も
特に制限がない。例えば、リン酸1分子がメラミン1分
子または2分子のものが市販されているが、いずれを選
択することもできる。リン酸メラミン中のアミノ基(メ
ラミン側のアミノ基)または水酸基(リン酸側の水酸
基)の一部が、他の置換基、例えばアミノ基の水素原子
がフェニル基で置換されていてもよい。置換基によって
は、樹脂との親和性や難燃剤の熱安定性の向上を図るこ
とができる。
水溶液にリン酸を加えて反応せしめ、ついで反応生成物
を濾過、水洗及び乾燥することによって、必要であれば
さらに焼成または上記置換することによって、得ること
ができる。このものは白色の固体であって微粉末に粉砕
して使用する。もちろん、市販品をそのまままたは粉砕
して使用することもできる。なお、上記焼成は、オルト
リン酸メラミンの水に対する溶解性および吸湿性を改善
するために行われ、オルトリン酸メラミンの一部をメタ
リン酸メラミンまたはピロリン酸メラミンのような縮合
リン酸メラミンに変える。
中のリン含有量が8〜20重量%であるのが好ましく、
10〜16重量%であるのが最も好ましい。リン含有量
が上記範囲より少なくなると、有効な難燃性の効果を付
与することができず、逆に多くなると、リン酸メラミン
の吸湿性が高くなり好ましくない。また、リン酸メラミ
ンの平均粒子径が、50μm以下であることが好まし
い。上記範囲より大きくなるとポリアミド中での分散性
が悪くなり、成型品外観に悪影響を及ぼす。また、使用
前には、熱風循環乾燥機等で約2〜10時間程度、再乾
燥する方が良い。これは、リン酸メラミンの生成段階で
生じた、熱安定性の低い副生成物を取り除くためであ
る。
脂100重量部に対し1〜40重量部、好ましくは6〜
30重量部、さらに好ましくは8〜20重量部である。
あまり少ないと十分な難燃効果が得られず、逆にあまり
多いと機械的物性に悪影響を及ぼすようになるので好ま
しくない。
無機充填材は、金属代替が可能な高強度材料を目的の一
つとするために必要であり、周知のものが使用される。
形状は制限されず、繊維状、板状、針状、球状、粉末等
いずれの場合であってもよい。具体的にはガラス繊維、
炭素繊維、タルク、マイカ、ガラスフレ−ク、ウォラス
トナイト、チタン酸カリウム、硫酸マグネシウム、セピ
オライト、ゾノライト、ホウ酸アルミニウム、ガラスビ
−ズ、バル−ン、炭酸カルシウム、シリカ、カオリン、
クレ−、酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、水酸化
マグネシウムなどが挙げられる。かかる充填材は、単独
または二種以上の混合物として用いることができる。
00重量部に対して、5〜300重量部、好ましくは、
10〜250重量部、特に好ましくは50〜150重量
部である。ポリアミド樹脂100重量部に対し、無機充
填材の配合量が5重量部以下では、機械的強度、熱的性
質等の改善効果が少なく、また、無機充填材の配合量が
300重量部以上では、成形加工上の問題が生じるので
好ましくない。
カルボン酸としては、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、
フマル酸、マレイン酸、グルタル酸、イタコン酸、メサ
コン酸、シトラコン酸、アジピン酸、ムコン酸、ヒメリ
ン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、プラシ
リン酸、ダブリン酸のような脂肪族ジカルボン酸、フタ
ル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、メチルテレフタル
酸、2,5−ジメチルテレフタル酸、4−メチルイソフ
タル酸、ナフタリンジカルボン酸のような芳香族ジカル
ボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のような脂環式ジ
カルボン酸、トリカルバリン酸、トリメジン酸、トリメ
リット酸のようなトリカルボン酸、ピロメリット酸のよ
うなテトラカルボン酸などが挙げられる。カルボン酸の
作用機構は明確ではないが、成形時、リン酸メラミンの
分解によって生じたメラミンをトラップし、外観不良を
抑制するものと推定される。
び成形時の熱安定性に優れていることが必要であり、上
記のカルボン酸の中でも、好ましいのは、ポリアミド樹
脂の融点(混合物にあっては、全成分ポリアミド中最も
低い融点)よりもさらに20℃高い、好ましくは30℃
高い沸点(沸点を有しないときは、昇華温度または分解
点のいずれか低い方)を有するカルボン酸であり、例え
ばイソフタル酸、テレフタル酸、メチルテレフタル酸、
2,5−ジメチルテレフタル酸、4−メチルイソフタル
酸、1,5−ナフタリンジカルボン酸、トリメジン酸、
無水ピロメリット酸、無水トリメリット酸などが挙げら
れる。とりわけ、十分に高い融点を有し、入手容易であ
る点から、テレフタル酸が特に好ましい。
ン1重量部に対し、0.06〜0.20重量部、好まし
くは0.08〜0.13重量部である。使用量が上記範
囲より少ないと本発明の効果が期待されず、逆に多いと
得られるポリアミド組成物の物性が低下する。
高分子材料に一般に用いられている各種添加剤、例えば
安定剤、顔染料、離型剤、滑剤、核剤、耐候性改良剤な
どを適宜配合することができる。
されない。すなわち、ポリアミド樹脂と上記の3成分
を、場合によってはさらに上記の各種添加剤とともに、
任意の順序で、また慣用の装置を用いて、例えば、通常
のベント式押出機またはこれに類似した装置を用いて溶
融混練する方法により、製造することができる。
するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例
のみに限定されるものではない。なお、以下の製造例、
比較例および実施例において、ポリアミド樹脂組成物の
諸物性は、次のようにして、測定し、評価した。
ンチ、幅1/2インチ、厚さ1/16インチの燃焼試験
片を、射出成形機を用いて、樹脂温度260℃、金型温
度130℃で成形した。難燃性は、この試験片につい
て、米国アンダ−ライタ−ズラボラトリ−ズ社が定め
た、Subject94(UL−94)規格に従って、
試験を行った。
インチ、幅1/2インチ、厚さ1/4インチの曲げ試験
片を樹脂温度260℃、金型温度130℃で成形した。
曲げ強度は、ASTMD790に準じて測定した。
ト:また、樹脂組成物から、長さ14インチ、幅1/2
インチ、厚さ1/2インチの棒状成形品を、射出成形機
を用いて、樹脂温度260℃、金型温度120℃で連続
40ショット成形し、成形後、金型へのプレ−トアウト
及び成形品表面のブリ−ドアウトの状態を肉眼で観察
し、「殆どない」、「有り」および「著しい」の3段階
評価を行った。後記表中では、これらの評価をそれぞ
れ、○、×および××印で示した。
MXD6」と記す。三菱瓦斯化学株式会社製、98%硫
酸を溶媒とし、温度25℃で測定した相対粘度が2.1
4のもの)100重量部、ナイロン66のペレット(相
対粘度2.14のもの)11重量部、長さ3mmのガラ
ス繊維チョップドストランド(旭ファイバ−グラス株式
会社製、商品名CS03−JAFT2H)111重量部
及びリン酸メラミン(日産化学株式会社製、リン酸メラ
ミン中のリン含有量14.5重量%、焼成リン酸メラミ
ン)7〜11重量部を、タンブラ−で混合し、ベント式
押出機を用いて270℃で溶融混練した後、ひも状に押
出し、水槽で冷却後、切断、乾燥してペレット状材料を
製造した。得られたペレットの難燃剤配合量並びに難燃
性および曲げ強度の評価結果を、表1に示した。
ン酸メラミンに代えて、メラミン、シアヌル酸メラミン
または水酸化マグネシウム44重量部を配合した以外
は、製造例1とまったく同様な方法で、ペレットを製造
した。このようにして得られたペレットについての、難
燃性及び曲げ強度の評価結果も、併せて表1に示す。
対比すると、リン酸メラミンが、他の難燃剤よりも少量
の配合で、強度を大きく落とすこと無く、高い難燃効果
が達成されていることがわかる。
重量部に対し、0.03〜0.13重量部追加配合した
以外は、製造例3と同様な方法で、ペレットを製造し
た。得られたペレットの難燃剤配合量並びに難燃性およ
び曲げ強度の評価結果並びにブリードアウトおよびプレ
ートアウトの観察結果を、表2に示した。なお、同表に
は、比較のためテレフタル酸を加えない場合(製造例
3)の結果も併せて記載した。
価結果を対比すると、テレフタル酸の配合によって、強
度を大きく落とすこと無く、高い難燃効果が達成されて
いることがわかる。また、所定量のテレフタル酸の配合
によって、ブリードアウトおよびプレートアウトとも
に、確実に抑制されていることがわかる。
は、燃焼時に発生するガスの安全性および成形品外観に
優れ、かつ金属代替も可能な機械的強度を満足し、極め
て有用なものである。
Claims (6)
- 【請求項1】ポリアミド樹脂100重量部に対し、リン
酸メラミン1〜40重量部、無機充填材5〜300重量
部、および、該リン酸メラミン1重量部に対し、カルボ
ン酸0.06〜0.20重量部を配合してなる難燃性ポ
リアミド樹脂組成物。 - 【請求項2】ポリアミド樹脂が、キシリレンジアミンと
α、ω−直鎖脂肪族二塩基酸とから得られるポリアミド
樹脂である請求項1記載の樹脂組成物。 - 【請求項3】ポリアミド樹脂が、キシリレンジアミンと
α、ω−直鎖脂肪族二塩基酸とから得られるポリアミド
樹脂 40〜99重量%およびナイロン66 60〜1
重量%(ここで重量%の合計は100重量%とする)か
ら成る混合ポリアミド樹脂である請求項1記載の樹脂組
成物。 - 【請求項4】リン酸メラミン中のリン含有量が8〜20
重量%である請求項1〜3記載の樹脂組成物。 - 【請求項5】カルボン酸が、ポリアミド樹脂の融点より
20℃以上高い沸点(沸点を有しないときは、昇華温度
または分解点のうち低い方)を有する請求項1〜4記載
の樹脂組成物。 - 【請求項6】無機充填材が、ガラス繊維である請求項1
〜5記載の樹脂組成物。
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