JP5737489B2 - ガスインジェクション用ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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ただしガラス繊維強化樹脂をガスインジェクション成形に使用した場合、流動性の悪さから中空の肉厚が偏ったものとなり、薄肉部分で強度が低下するため、同じ成形品内でも部分的に強度が弱くなるという問題が起こりやすい。更に保圧工程をガス圧で行うため、絶対的な圧力が不足して金型面の転写性が低下して、成形後の外観がガラス繊維浮きの状態となって品位が下がるという問題があった。特に金型面がシボ加工されていた場合、シボの奥深くまで樹脂が行渡らずにシボ転写性が不十分になってしまったり、同じ成形品でも場所によってシボ転写性に差が現れて外観上、斑となって見える問題があった。
(1)96%濃硫酸を溶媒とし、25℃、1g/dlで測定される相対粘度値(RV)が1.8〜2.6の範囲にあるポリアミド6樹脂が85〜96質量部、非晶性ポリアミド樹脂が4〜15質量部の合計100質量部に対してガラス繊維強化材が8〜60質量部、及びチャンネル型カーボンブラックが0.01〜5質量部からなり、ガラス繊維以外の強化材を含む場合、その配合量は、ポリアミド6樹脂、及び非晶性ポリアミド樹脂の合計100質量部に対して、ガラス繊維を合わせて60質量部を超えない範囲であるポリアミド樹脂組成物であって、示差走査熱量計(DSC)で測定されるTC2が183℃以上、190℃以下となることを特徴としたガスインジェクション用ポリアミド樹脂組成物。
(2)自動車用ドアハンドルに使用されることを特徴とする(1)記載のガスインジェクション用ポリアミド樹脂組成物。
本発明のポリアミド6樹脂は、96質量%濃硫酸を溶媒として25℃、1g/dlで測定した相対粘度が1.8〜2.6である。
相対粘度が1.8〜2.6のポリアミド6樹脂を得るには、特別に相対粘度が1.8〜2.6のポリアミド6樹脂を重合するか、または相対粘度2.6超の相対粘度を持つポリアミド6樹脂で減粘剤を用いてポリアミド分子鎖を切断する方法がある。減粘剤としては、脂肪族ジカルボン酸、芳香族ジカルボン酸等が有効であり、具体的には、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸等を挙げることができる。その添加量はポリアミド6樹脂100質量部に対し0.1〜3質量部前後配合して溶融混錬すると本発明の相対粘度範囲内になるが、ポリアミド6樹脂の種類によって相対粘度の値は異なるので、予め予備実験を行い、減粘剤の添加量を決めることが必要である。
相対粘度が1.8未満のポリアミド6樹脂を使用した場合、流動性が高くなりすぎて射出前に成形機のノズルから樹脂が流れ出てしまうなど取扱性に問題がでる。また成形品の機械的強度、衝撃強度も低下してしまう。
これらの非晶性ポリアミド重合体の中で、特に好ましいものはヘキサメチレンテレフタレート/ヘキサメチレンイソフタレート共重合体(6T/6I)、4、4´−ダイアミノ−3、3´−ジメチル−ジシクロ−ヘキシレンメタン(CA)/イソフタール酸(I)/ラウリルラクタム(LL)共重合体(I/CA/LL)およびテレフタール酸(T)/トリメチル−ヘキサメチレンジアミン(TMD)重合体(T/TMD)等である。
一方、非晶性ポリアミド樹脂の配合量が15質量部を超える場合、冷却固化速度が遅くなりすぎて離型性が悪くなり、金型に密着して離型できなくなるか、成形品表面に離型ジワがでたりする。更に結晶性が悪くなるため機械的強度、衝撃強度の低下にもつながってしまう。
本発明において金型内での冷却固化速度は、JIS K7121に準じて示差走査熱量計(DSC)で測定される降温結晶化温度(Tc2)で表すことができる。すなわち非晶性ポリアミドの配合量が4質量部未満だった場合、Tc2は190℃以上となって冷却固化が早まり、15質量部を超える場合はTc2が183℃以下となって冷却固化速度が遅くなる。
本発明においてガラス繊維の配合量はポリアミド6樹脂、及び非晶性ポリアミド樹脂の合計100質量部に対して8〜60質量部であり、好ましくは10〜40質量部である。
配合量が8質量部未満だった場合、ガラス繊維による補強効果が小さく、機械的強度、衝撃強度も不十分なものとなる。一方、ガラス繊維の配合量が60質量部を超えた場合、溶融時の流動性が悪くなってガスインジェクション成形後の肉厚が不均一になる。またガラス繊維浮きなどの外観不良も起こり易くなる。
これらガラス繊維以外の強化材の配合量は、ポリアミド6樹脂、及び非晶性ポリアミド樹脂の合計100質量部に対して、ガラス繊維を合わせて60質量部を超えない範囲である。
これはチャンネル型チャンネル型カーボンブラックの粒径が微細であり、かつ表面の性質がポリアミド樹脂に対して高い親和力を持つためと考えられる。
本発明において、チャンネル型カーボンブラックの配合量は、ポリアミド6樹脂、及び非晶性ポリアミド樹脂の合計100質量部に対して0.01〜5質量部であり、好ましくは0.05〜3質量部である。配合量が0.01質量部未満となった場合、黒色度は低くなり、5質量部を超えると機械的強度が低くなる。
更にカーボンブラック以外の顔料として硫化亜鉛、酸化亜鉛、酸化鉄、クロム化合物、ニッケル化合物、コバルト、コバルト化合物、チタン化合物などを併用することもできる。
カーボンブラック以外の顔料の配合量はポリアミド6樹脂、及び非晶性ポリアミド樹脂の合計100質量部に対して3質量部を超えない範囲である。3質量部を超えた場合、機械的強度、衝撃強度が低下する。
一実施形態として、ポリアミド6樹脂、非晶性ポリアミド樹脂、ガラス繊維、チャンネル型カーボンブラックと必要に応じて他の強化材、顔料、染料、添加剤等を混合し、二軸押出機に投入し、均一に溶融混錬することによりポリアミド樹脂組成物を製造することが出来る。混錬温度は230℃〜320℃で混錬時間は0.3〜10分程度が好ましい。
本発明で得られるガスインジェクション成形の中空度合いは、ガスインジェクション成形品を中央で切断したときに観察できる偏肉性で表すことができる。具体的には断面部の最も厚肉となった部分の肉厚と最も薄肉となった部分の肉厚の比を偏肉性とすることができる。例えば最も厚肉となった部分の肉厚が4.0mmで、最も薄肉となった部分の肉厚が2.0mmであれば偏肉性は2.0(=4.0mm/2.0mm)である。本発明における好ましい偏肉性は1.0〜8.0であり、より好ましくは1.0〜5.0である。偏肉性が8.0以上となった場合、最も薄肉となった部分の肉厚が薄くなりすぎて、成形時の中空破裂、または成形品の強度が低下してしまう。
本発明で得られる成形品は電気、機械部品の外装部分に適しており、厚肉の成形品には最適である。特に自動車ドアハンドルは成形品の肉厚が厚く、かつ意匠部品であるため優れた成形外観が必要であるが、本発明の樹脂組成物をガスインジェクション成形に用いることで、製品強度が高く、軽量で、かつ成形外観の優れたドアハンドルを安定的に量産することができる。
・ポリアミド6樹脂として、相対粘度が3.1、2.5、2.2、1.9の4種類を準備した。
相対粘度は、ポリアミド樹脂0.25gを96質量%の硫酸25mlに溶解し、この溶液10mlをオストワルド粘度管にいれ、25℃で測定し以下の式より算出した。
RV=t/t0
RV:相対粘度
t:サンプル溶液の落下時間
t0:溶媒の落下時間
・非晶性ポリアミド樹脂として、ヘキサメチレンテレフタレート/ヘキサメチレンイソフタレート共重合体(6T/6I)を準備した。
・ガラス繊維は単繊維径13μmのチョップドタイプを準備した。
・カーボンブラックとして、チャンネル型カーボンブラック(以降チャンネルCBと略記)、ファーネス型カーボンブラック(以降ファーネスCBと略記)の2種類を準備した。
得られたポリアミド樹脂組成物の降温結晶化温度(Tc2)は、JIS K7121に準じて示差走査熱量計(DSC)で測定した。
(1)偏肉性
ガスインジェクション成形品を中央部で切断し、断面の最も厚肉となった部分の肉厚と最も薄くなった部分の肉厚の比。
(2)離型性
ガスインジェクション成形品がスムースに離型できるかを評価した。スムースに離型できた場合を○と判断し、成形品表面に離型ジワが出た場合を△と判断、また離型できなかった場合を×とした。
(3)成形外観
ガスインジェクション成形品の表面外観にガラス繊維浮き等の異常がみられないか、シボ転写性に斑がでていないかを目視で確認した。
(4)グロス値
ガスインジェクション成形品のゲート付近のシボ表面のグロス値を測定した。測定はBYK−Gardner Gmbhのmicro−TRI−glossを60°視野で使用した。
(5)落下試験
ガスインジェクション成形品を高さ1mから落下させ、割れがおこらないかを評価した。
ポリアミド6樹脂の相対粘度を過剰に高くした比較例4、及びガラス繊維の配合量を過剰に高くした比較例5ではシボ転写性が不十分なものとなりグロス値が高くなって質感に欠け、かつガラス繊維浮きも見られる結果となった。
ガラス繊維の配合量を低くした比較例7、及びチャンネルCBの配合量を過剰に高くした比較例8では、偏肉性、離型性、成形外観、グロス値では問題がなかったものの、強度が不十分であり、落下試験で割れる結果となった。
一方、ファーネスCBを使用した比較例9、10では、成形外観でガラス繊維浮きが見られ、満足のいくものが得られなかった。
Claims (2)
- 96%濃硫酸を溶媒とし、25℃、1g/dlで測定される相対粘度値(RV)が1.8〜2.6の範囲にあるポリアミド6樹脂が85〜96質量部、非晶性ポリアミド樹脂が4〜15質量部の合計100質量部に対してガラス繊維強化材が8〜60質量部、及びチャンネル型カーボンブラックが0.01〜5質量部からなり、ガラス繊維以外の強化材を含む場合、その配合量は、ポリアミド6樹脂、及び非晶性ポリアミド樹脂の合計100質量部に対して、ガラス繊維を合わせて60質量部を超えない範囲であるポリアミド樹脂組成物であって、示差走査熱量計(DSC)で測定されるTC2が183℃以上、190℃以下となることを特徴としたガスインジェクション用ポリアミド樹脂組成物。
- 自動車用ドアハンドルに使用されることを特徴とする請求項1記載のガスインジェクション用ポリアミド樹脂組成物。
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