JP4446731B2 - ポリアミド66樹脂ペレットの製造方法 - Google Patents
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例えば特許文献1には(a )ナイロンベース樹脂及び(b)(i)ヒンダードフェノール系酸化防止剤、(ii)ホスファイト化合物、(iii)ヒンダードアミン光安定剤を含むナイロン成形組成物が開示されている。該文献1における各種添加剤の配合方法は、ヘンシェルミキサー等でドライブレンドし溶融混練してペレット化する方法が開示されている。特許文献2にはポリアミド系樹脂に対して、特定の有機環状リン化合物と特定のフェノール化合物を添加してなるポリアミド系樹脂組成物が開示されている。該文献2における添加剤の配合方法は、樹脂粉末あるいはペレットと添加剤粉末をドライブレンドする方法、樹脂粉末あるいはペレットに添加剤の溶液あるいは溶融液をスプレーする方法が開示されている。特許文献3には、ポリアミド6の原料にヒンダードアミンを配合して重合したポリアミド6樹脂が開示されている。更に特許文献4には、テレフタル酸を含むジカルボン酸とヘキサメチレンジアミンとからなる特定のポリアミド原料に次亜リン酸塩を配合し重合しオリゴマーを調整した後に、該オリゴマーと有機リン化合物の一種であるテトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4‘−ビフェニレンジフォスフォナイトを配合し溶融重合する製造方法が開示されている。該次亜リン酸金属塩には次亜リン酸カルシウム等の難溶性無機リン化合物が含まれている。
1.ポリアミド66の重合を行う工程において、重合が進行しその水分が0.2〜10重量%になった段階でヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれ、かつ、ポリアミド66原料の水溶液に可溶でない、少なくともひとつの有機熱安定剤の溶融物を溶融ポリアミド66に配合して分散させることを 特徴とするポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
2.ポリアミド66原料あるいはそのオリゴマー100重量部に対して、0.0001〜0.1重量部の、亜リン酸金属塩、次亜リン酸金属塩から選ばれる少なくともひとつの可溶性無機リン化合物を配合してポリアミド66の重合を行う工程において、重合が進行しその水分が0.2〜10重量%になった段階でヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれ、かつ、ポリアミド66原料の水溶液に可溶でない、少なくともひとつの有機熱安定剤の溶融物を溶融ポリアミド66に配合して分散させることを特徴とする上記1に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
3.ポリアミド66原料あるいはそのオリゴマー100重量部に対して0.0001〜0.1重量部の、亜リン酸金属塩、次亜リン酸金属塩から選ばれる少なくともひとつの可溶性無機リン化合物及び0.001〜0.1重量部の可溶性アルミン酸金属塩とを配合してポリアミド66の重合を行う工程において、重合が進行しその水分が0.2〜10重量%になった段階でヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれ、かつ、ポリアミド66原料の水溶液に可溶でない、少なくともひとつの有機熱安定剤の溶融物を溶融ポリアミド66に配合して分散させることを特徴とする上記2に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
4.可溶性無機リン化合物が次亜リン酸ナトリウムであることを特徴とする上記2又は3に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
5.可溶性アルミン酸金属塩がアルミン酸ナトリウムであることを特徴とする上記3又は4に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
6.有機熱安定剤の配合量が、100重量部のポリアミド66にして0.01〜1.0重量部であることを特徴とする上記1から5のいずれか1項に記載のポリアミド66樹脂ぺレットの製造方法。
7.上記1から6のいずれか1項に記載のポリアミド66樹脂ぺレットの製造方法で得られたポリアミド66樹脂ペレット。
8.上記7に記載のポリアミド66樹脂ペレットを用いて得られた成形品。
本発明の製造方法において用いるポリアミド66原料あるいはそのオリゴマーは、主鎖中にアミド結合(−NHCO−)を有するヘキサメチレン単位とアジピン酸単位とから成る重合体の製造方法においては周知のものであって、より具体的にはヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との塩、その混合物あるいはそれらのオリゴマーである。ポリアミド原料は約40〜60重量%の水溶液で用いることが好ましい。なお、ポリアミド66原料には、ポリアミド66以外のポリミド原料例えば重合可能なアミノ酸、重合可能なラクタム、あるいは重合可能な他のジアミンやジカルボン酸を配合することができる。該ポリアミド66以外のポリアミド原料の配合量は、ポリアミド66原料がモル比にして約75%以上となる範囲で配合することが好ましい。また分子量調節あるいは耐熱水性向上のために周知の化合物を添加することができる。該化合物はモノカルボン酸またはモノアミンが好ましい。その他、無水フタル酸などの酸無水物、モノイソシアネート、モノ酸ハロゲン化物、モノエステル類、モノアルコール類などを挙げることができる。
本発明の有機熱安定剤は、ヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれる少なくともひとつの化合物であり、ポリアミド66原料の水溶液には可溶でない化合物である。
前記の公知の装置は、例えば連続型の反応器、オートクレーブ型の反応器、タンブラー型反応器、ニーダーなどの押出機型反応器などを挙げることができる。また、重合形態としては、バッチ式でも連続式でもかまわない。
上記可溶性無機リン化合物は、(1)リン酸類、亜リン酸類および次亜リン酸類並びに(2)リン酸金属塩類、亜リン酸金属塩類および次亜リン酸金属塩類からなる群から選ばれた可溶性リン酸化合物、可溶性亜リン酸化合物および/または可溶性次亜リン酸化合物から選ばれる。
上記(1)のリン酸類、亜リン酸類および次亜リン酸類とは、例えばリン酸、亜リン酸、次亜リン酸、ピロ亜リン酸、二亜リン酸などを挙げることができる。
(M2 O)X (Al2 O3 )Y
(式中、X+Y=1であり、かつMは周期律表1族金属である。)
上記一般式中のアルミニウム(Al)と周期律表第1族金属Mとのモル比Y/Xの値は、好ましくは0.35≦Y/X≦1.25であり、より好ましくは0.35≦Y/X<1.00であり、更に好ましくは0.5≦Y/X≦0.87である。また本発明においては、上記一般式中のMの主たる成分がナトリウムであるアルミン酸ナトリウムが好ましい。可溶性アルミン酸金属塩の配合量は、100重量部のポリアミド66原料に対し、好ましくは0.0001〜0.1重量部、より好ましくは0.0005〜0.05重量部、最も好ましくは0.001〜0.01重量部である。上記範囲で可溶性アルミン酸金属塩を配合させることにより、本発明の目的をより顕著に達成できる傾向にある。
本発明においては、前記可溶性無機リン化合物と可溶性アルミン酸金属塩とを併用することもできる。併用することにより本発明の目的を更により顕著に達成できる傾向にある。
本発明の方法は、重合工程中の溶融したポリアミド66に、溶融した有機熱安定剤を分散配合する方法である。従って該方法で得られるポリアミド66樹脂ペレットは、ブレンド装置等を用いてペレット表面に有機熱安定剤を付着させた場合と比較して、有機熱安定剤の分散が良くかつ付着量のばらつきが少ないため、製品の品質が向上かつ安定化する。また、ペレットの移送あるいは成形等の時のニューマー、ホッパー等への有機熱安定剤の付着の問題がなくなる。一方では、押出機等を用いて溶融混練で有機熱安定剤を配合した場合に比較して、熱履歴やせん断を受けないため、色調や機械特性が良好である。すなわち、本発明の方法により、従来技術より品質を改良できかつその安定性を高めることが可能となる。
本発明のポリアミド66樹脂ペレットには、ポリアミドに慣用的に用いられる周知の添加剤例えば顔料及び染料、難燃剤、潤滑剤、蛍光漂白剤、可塑化剤、その他の有機酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、核剤、強化剤を配合することができる。また、ポリアミド66以外のポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂やゴム等のその他の樹脂も配合することもできる。
本発明のポリアミド66樹脂ペレットは、高温での成形、繰り返しの溶融工程、長時間の熱滞留において、黄色度の増加の抑制、熱分解が抑制されかつ靭性等の機械物性に優れるため、多くの成形用途(自動車部品、工業用途部品、電子部品、ギア等)や押出用途(チューブ、棒、フィラメント、フィルム、ブロー等)において有用である。
(1)分子量(RV)
溶媒として90%蟻酸を用いて、3gサンプル/30ml蟻酸の濃度で、25℃の温度条件下で行った。ペレットおよび成形品を測定した。
(2)成形品の黄色度
射出成形機(日精樹脂(株)製PS−40E)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度80℃に設定し、射出8秒、冷却13秒の射出成形条件で1mm厚みの平板を成形した。該平板を5枚重ねて、日本電色社製色差計ND−300Aを用い、反射測定でb値を測定し黄色度を評価した。b値が大きいほど黄色度が大きいことを示す。
射出成形機(日精樹脂(株)製PS−40E)を用いて、シリンダー温度320℃、金型温度80℃に設定し、射出8秒、冷却13秒の射出成形条件で2mm厚みの評価用試験片を得たのち、ASTM D638に準じて引張強度及び引張伸度の測定を行った
(4)熱分解によるガス成分量(重量%)
10mgの試料をTG−DTA装置(理学電機、Thermo Plus2 TG8120)にセットし、炉内に窒素を30ml/分で流通させる窒素雰囲気で測定した。温度条件は、100℃/分で室温から280℃まで昇温し、280℃で60分間保持した。
加熱前の重量(W0 )と280℃で60分保持した後の重量(W1 )を測定し、下記式から熱分解によるガス成分の量(重量%)を求めた。
熱分解によるガス成分の量(重量%)=(W0 −W1 )×100/W0
測定サンプル約0.7gを水分気化装置(三菱化学社製VA−06型)を用いて、185℃の温度条件下、カールフィッシャー法により測定した。
なお、実施例、比較例、表に示す配合した有機熱安定剤の略号の意味はそれぞれ次の通りである。
・有機熱安定剤A(融点約160℃):N,N‘−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製TMIrganox1098)
・有機熱安定剤B(融点約120℃):ポリ[{6−(1,1,3,3,−テトラメチルブチル)アミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル}{(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}ヘキサメチレン{(2,2,6,6,−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ}](チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製TMCHIMASSORB 944FD)
・有機熱安定剤C(融点約185℃):トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイト(チバ・スペシャリティ・ケミカルズ社製TMIrgafos168)
ポリアミド66原料(ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩)を含有する50重量%水溶液を用いた。該水溶液を約3000Kg/hrの速度で濃縮層/反応器に注入し、約90%まで濃縮した。次いでフラッシャーに排出し、圧力をゆっくり大気圧まで降圧した。次の容器に移送し、約280℃の温度、約500torrの減圧下で保持した。次いで、溶融ポリアミド66は排出ラインで移送され、押出されてストランドとなり、冷却、カッティングされペレットとされた。該連続法の重合において、排出ラインにプランジャーポンプを連結し、加熱溶融した有機熱安定剤Aを100重量部のポリアミド66に対して0.2重量部注入した。この注入段階でのポリアミド66の相対粘度(RV)は46、水分率は約0.9重量%であった。得られたペレットを水分率0.10重量%まで乾燥し、相対粘度(RV)が50のポリアミド66樹脂ペレットを得た。
このペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
有機熱安定剤Aの配合量を0.2重量部の代わりに0.3重量部にする以外は実施例1と同様にして実施した。得られたペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
[実施例3]
有機熱安定剤Aの代わりに有機熱安定剤Bを用いる以外は実施例1と同様にして実施した。得られたペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
[実施例4]
有機熱安定剤Aの代わりに有機熱安定剤Cを用いる以外は実施例1と同様にして実施した。得られたペレットの上記評価結果を表1に示す。
ポリアミド66原料(ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩)を含有する50重量%水溶液に次亜リン酸ナトリウムを表1に示す量配合した。以後の操作は実施例1と同様にして実施した。得られたペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
[実施例6]
ポリアミド66原料(ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩)を含有する50重量%水溶液に次亜リン酸ナトリウムとアルミン酸ナトリウム(Y/X=0.59)とを表1に示す量配合した。以後の操作は実施例1と同様にして実施した。得られたペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
ポリアミド66原料(ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩)を含有する50重量%水溶液を用いた。該水溶液を約3000Kg/hrの速度で濃縮層/反応器に注入し、約90%まで濃縮した。次いでフラッシャーに排出し、圧力をゆっくり大気圧まで降圧した。次の容器に移送し、約280℃の温度、約500torrの減圧下で保持した。次いで、溶融ポリアミド66は排出ラインで移送され、押出されてストランドとなり、冷却、カッティングされペレットとされた。該連続法の重合においては有機熱安定剤を添加しなかった。得られたペレットを水分率0.10重量%まで乾燥し、相対粘度(RV)が50のポリアミド66樹脂ペレットを得た。該ペレット100重量部に対して、有機熱安定剤Aを0.3重量部と、ポリエチレングリコールを0.03重量部とを配合し、ブレンダーで攪拌して有機熱安定剤Aがペレット表面に付着したポリアミド66樹脂ペレットを得た。該ペレットは非常に粉っぽかった。このペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
比較例1で得られた有機熱安定剤Aがペレット表面に付着したポリアミド66樹脂ペレットを、2軸押出機(プラスチック工学研究所(株)製、2軸同方向スクリュー回転型、L/D=60(D=30φ))を用いて、スクリュー回転数100rpm、シリンダー温度280℃(先端ノズル付近のポリマー温度は285℃であった。)、レート3Kg/hr(滞留時間3分)で押出を行った。先端ノズルからストランド状にポリマーを排出、水冷、カッティングを行いペレットとし、ポリアミド66樹脂ペレットを得た。このペレットの上記物性評価結果を表1に示す。
[比較例3]
ポリアミド66原料(ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸との等モル塩)15kgを用いた。該原料を含有する50重量%水溶液に、有機熱安定剤Bを25.9g(100重量部のポリアミド66に対して0.2重量部に相当)を配合した。シリコーン系消泡剤を配合し40Lの重合槽に仕込み、約50℃の温度条件で混合し窒素で置換した。次に温度を約50℃から約150℃まで昇温した。この際槽内の圧力をゲージ圧にして約0.05〜0.15MPaに保つため水を系外に除去しながら加熱を続けたが、水と同時に槽内のポリアミド66原料が排出され重合を継続することができなかった。
Claims (8)
- ポリアミド66の重合を行う工程において、重合が進行しその水分が0.2〜10重量%になった段階でヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれ、かつ、ポリアミド66原料の水溶液に可溶でない、少なくともひとつの有機熱安定剤の溶融物を溶融ポリアミド66に配合して分散させることを 特徴とするポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
- ポリアミド66原料あるいはそのオリゴマー100重量部に対して、0.0001〜0.1重量部の、亜リン酸金属塩、次亜リン酸金属塩から選ばれる少なくともひとつの可溶性無機リン化合物を配合してポリアミド66の重合を行う工程において、重合が進行しその水分が0.2〜10重量%になった段階でヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれ、かつ、ポリアミド66原料の水溶液に可溶でない、少なくともひとつの有機熱安定剤の溶融物を溶融ポリアミド66に配合して分散させることを特徴とする請求項1に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
- ポリアミド66原料あるいはそのオリゴマー100重量部に対して0.0001〜0.1重量部の、亜リン酸金属塩、次亜リン酸金属塩から選ばれる少なくともひとつの可溶性無機リン化合物及び0.001〜0.1重量部の可溶性アルミン酸金属塩とを配合してポリアミド66の重合を行う工程において、重合が進行しその水分が0.2〜10重量%になった段階でヒンダードフェノール化合物、ヒンダードアミン化合物及び有機リン化合物から選ばれ、かつ、ポリアミド66原料の水溶液に可溶でない、少なくともひとつの有機熱安定剤の溶融物を溶融ポリアミド66に配合して分散させることを特徴とする請求項2に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
- 可溶性無機リン化合物が次亜リン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項2又は3に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
- 可溶性アルミン酸金属塩がアルミン酸ナトリウムであることを特徴とする請求項3又は4に記載のポリアミド66樹脂ペレットの製造方法。
- 有機熱安定剤の配合量が、100重量部のポリアミド66にして0.01〜1.0重量
部であることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載のポリアミド66樹脂ぺレットの製造方法。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載のポリアミド66樹脂ぺレットの製造方法で得られたポリアミド66樹脂ペレット。
- 請求項7に記載のポリアミド66樹脂ペレットを用いて得られた成形品。
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