JP6075691B2 - 吸水時の振動性に優れたポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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Description
(1)共重合ポリアミド樹脂(A)と、断面積が1.5〜5.0×10−6cm2のガラス繊維(B)とからなるポリアミド樹脂組成物であって、共重合ポリアミド樹脂(A)とガラス繊維(B)の重量比((A):(B))が20:80〜35:65であり、共重合ポリアミド樹脂(A)が、デカンテレフタルアミド単位(a)と、ウンデカンアミド単位および/またはドデカンアミド単位(b)とを含み、共重合ポリアミド樹脂(A)中の前記デカンテレフタルアミド単位(a)の含有量、および前記ウンデカンアミド単位および/またはドデカンアミド単位(b)の含有量が、前記単位(a)および前記単位(b)の合計含有量100モル%に対してそれぞれ50〜98モル%、50〜2モル%であることを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
(2)共重合ポリアミド樹脂(A)中の前記デカンテレフタルアミド単位(a)の含有量、および前記ウンデカンアミド単位および/またはドデカンアミド単位(b)の含有量が、前記単位(a)および前記単位(b)の合計含有量100モル%に対してそれぞれ75〜98モル%、25〜2モル%であることを特徴とする(1)に記載のポリアミド樹脂組成物。
(3)共重合ポリアミド樹脂(A)が、前記単位(a)と前記単位(b)以外に、アミノ基およびカルボキシル基を含有する単位(c)を含み、前記単位(c)の含有量が、前記単位(a)、前記単位(b)および前記単位(c)の合計含有量100モル%に対して最大30モル%であることを特徴とする(1)または(2)に記載のポリアミド樹脂組成物。
(4)ガラス繊維(B)の一部または全てが扁平断面ガラス繊維であり、この扁平断面ガラス繊維が、短径/長径比が0.3〜0.5である扁平断面ガラス繊維(B−1)と、短径/長径比が0.2〜0.3である扁平断面ガラス繊維(B−2)からなり、その重量比((B−1):(B−2))が0:100〜100:0であることを特徴とする(1)〜(3)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
(5)さらに銅化合物(C)を最大0.5重量%の量で含むことを特徴とする(1)〜(4)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
(6)さらに離型剤、安定剤、カーボンブラック、及び/又はカップリング剤を含む添加成分(D)を最大5重量%の量で含むことを特徴とする(1)〜(5)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
(7)(1)〜(6)のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物からなる成形品であって、成形品の比重ρ(g/cm3)と曲げ弾性率E(GPa)が11<E/ρ<18,1.7<ρ<2.0を満足することを特徴とする成形品。
(8)成形品における残存ガラス繊維長の重量平均が260〜1000μmであることを特徴とする(7)に記載の成形品。
(9)電子電気筐体または車両の内装品もしくは外装品に使用されることを特徴とする(7)または(8)に記載の成形品。
前記単位(a)を導入するための原料モノマー(デカンジアミンおよびテレフタル酸)と、前記単位(b)を導入するための原料モノマー(11−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸、ウンデカンラクタム、ラウリルラクタム及びこれら混合物からなる群より選ばれた原料モノマー)と、必要に応じて、前記単位(c)を導入するための原料モノマー(アミン成分と酸成分との等量モル塩、アミノカルボン酸もしくはラクタムから得られる原料モノマー)とを共縮合反応させることによって容易に合成することができる。共縮重合反応の順序は特に限定されず、全ての原料モノマーを一度に反応させてもよいし、一部の原料モノマーを先に反応させ、続いて残りの原料モノマーを反応させてもよい。また、重合方法は特に限定されないが、原料仕込みからポリマー作製までを連続的な工程で進めてもよいし、一度オリゴマーを作製した後、別工程で押出し機などにより重合を進めるか、もしくはオリゴマーを固相重合により高分子量化するなどの方法を用いてもよい。原料モノマーの仕込み比率を調整することにより、合成される共重合ポリアミド樹脂中の各構成単位の割合を制御することができる。
105℃で15時間減圧乾燥した試料(ポリアミド樹脂)をアルミニウム製パン(TA Instruments社製「品番900793.901」)に10mg量り取り、アルミニウム製蓋(TA Instruments社製「品番900794.901」)で密封状態にした後、示差走査熱量計(TA Instruments製「DSCQ100」)を用いて室温から20℃/分で昇温し、350℃で3分間保持した後に上記パンを取出し、液体窒素に漬け込み、急冷させた。その後、液体窒素から上記パンを取出し、室温で30分間放置した後、再び、上記示差走査熱量計を用いて室温から20℃/分で350℃まで昇温し、その際の融解による吸熱ピーク温度を融点(Tm)とした。また、この2度目の昇温過程におけるガラス転移点以下のベースラインの延長線と、ピークの立ち上がり部分からピークの頂点までの間での最大傾斜を示す接線との交点の温度をガラス転移温度(Tg)とした。
ポリアミド樹脂0.25gを96%の硫酸25mlに溶解し、この溶液10mlをオズワルド粘度管に入れ、20℃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
各試料を2mg秤量し、4mLのヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)/トリフルオロ酢酸ナトリウム10mM溶液に溶解させた後、0.2μmのメンブレンフィルターでろ過し、得られた試料溶液について下記条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)分析を行い、数平均分子量を求めた。なお、分子量換算は標準ポリメチルメタクリレート換算とし、分子量1000以下のものはオリゴマーとして除いて算出した。
装置:TOSOH製「HLC−8220GPC」
カラム:TOSOH製「TSKgel SuperHM−H×2」、「TSKgel SuperH2000」
流速:0.25mL/分
濃度:0.05質量%
温度:40℃
検出器:RI
ISO−178に準じて測定した。
成形品における残存ガラス繊維長を以下の方法で測定した。
ガラス繊維高充填材料ではガラス繊維同士の干渉が多く測定時にガラス繊維が破損しやすく正確な繊維長が求めにくいので、本発明では、ガラス繊維長を正確に測定するため溶融混練して得られたペレットから曲げ試験用成形された成形品を650℃にて2時間強熱しガラス繊維を破損することなくガラス繊維を灰分として取り出し、得られたガラス繊維を水に浸し、分散したガラス繊維をプレパラート上に取り出し、デジタルマイクロスコープ(株式会社ハイロックス製KH−7700)で80倍にて観察し、重量平均の繊維長を求め、残存ガラス繊維長とした。
<比重>
JIS−Z8807に準じて測定した。
<共振周波数>
振動試験はISO6721−1を参考にISO引張りダンベル試験片を使用して、中央加振法で行なった(図1参照)。試験片中央を加振機に固定し、23℃、50%RHの雰囲気で加振機より振動を与え、加速度応答をISO6721−1に準じてフーリエ変換を行なうことにより周波数応答関数を算出して共振周波数を求めた。
80℃×95%の高温高湿環境で1週間処理したあとの曲げ弾性率と共振周波数を前述の測定方法で測定し、吸水処理前と比較して、曲げ弾性率保持率が60%以上、かつ一次共振点低下が10Hz以上低下したものを×とした。それに対して曲げ弾性率の保持が80%以上で、かつ共振周波数の低下が5Hz未満で収まったものを○とした。
<共重合ポリアミド樹脂(A)>
(A1:ポリアミド10T11)
デカメチレンジアミン8.26kg、テレフタル酸7.97kg、11−アミノウンデカン酸6.43kg、触媒としてジ亜リン酸ナトリウム9g、末端調整剤として酢酸40gおよびイオン交換水17.52kgを50リットルのオートクレーブに仕込み、常圧から0.05MPaまでN2で加圧し、放圧させ、常圧に戻した。この操作を3回行い、N2置換を行った後、攪拌下135℃、0.3MPaにて均一溶解させた。その後、溶解液を送液ポンプにより連続的に供給し、加熱配管で240℃まで昇温させ、1時間、熱を加えた。その後、加熱した上記溶解液を加圧反応缶に供給し、290℃に昇温して缶内圧を3MPaで維持するように水の一部を留出させることにより、低次縮合物を得た。次いで、この低次縮合物を、溶融状態を維持したまま直接二軸押出し機(スクリュー径37mm、L/D=60)に供給し、樹脂温度を330℃とし3箇所のベントから水を抜きながら溶融下で重縮合を進め、共重合ポリアミド樹脂(A1)を得た。得られた共重合ポリアミド樹脂(A1)は、デカンテレフタルアミド単位(10T)/ウンデカンアミド単位(11)=60/40(モル比)の組成で、融点250℃、相対粘度2.6、ガラス転移温度75℃であった。
上述した共重合ポリアミド樹脂(A1)の製造方法において、デカメチレンジアミンの量を11.01kgに変更し、テレフタル酸の量を10.62kgに変更し、11−アミノウンデカン酸の量を3.22kgに変更した以外は、上述した共重合ポリアミド樹脂(A1)の製造方法と同様にして、共重合ポリアミド樹脂(A2)を得た。得られた共重合ポリアミド樹脂(A2)は、デカンテレフタルアミド単位(10T)/ウンデカンアミド単位(11)=80/20(モル比)の組成で、融点289℃、相対粘度2.6、ガラス転移温度93℃であった。
上述した共重合ポリアミド樹脂(A2)の製造方法において、11−アミノウンデカン酸3.22kgをウンデカンラクタム2.93kgに変更した以外は、上述した共重合ポリアミド樹脂(A2)の製造方法と同様にして、共重合ポリアミド樹脂(A3)を得た。得られた共重合ポリアミド樹脂(A3)は、デカンテレフタルアミド単位(10T)/ドデカンアミド単位(12)=80/20(モル比)の組成で、融点288℃、相対粘度2.4、ガラス転移温度92℃であった。
ポリアミド6:東洋紡績製「ナイロンT−820」、相対粘度RV=3.1の6ナイロン、数平均分子量25400、融点225℃
ポリアミド66:東レ製「アミラン(登録商標)CM3001N」、相対粘度RV=2.8の66ナイロン、数平均分子量17900、融点265℃
ポリアミドMXD6:相対粘度RV=2.6のポリアミドMXD6(三菱ガス化学(株)製 MXナイロン S6007、メタキシレンジアミンとアジピン酸からなるポリアミド樹脂)
(b1)扁平断面ガラス繊維チョップドストランドとして日東紡社製「CSG3PA810S」、扁平度4(短径/長径比=0.25)、短径7μm、繊維長3mm 断面積=1.67×10−6〜1.96×10−6cm2
(b2)扁平断面ガラス繊維チョップドストランドとして日東紡社製「CSG3PL810S」、扁平度2.5(短径/長径比=0.4)、短径9μm、繊維長3mm 断面積=1.72×10−6〜2.03×10−6cm2
(b3)円形断面ガラス繊維チョップドストランドとして日本電気硝子社製「T−275N」、直径17μm、繊維長3mm 断面積=約2.27×10−6cm2
(b4)円形断面ガラス繊維チョップドストランドとして日本電気硝子社製「T−275H」、直径11μm、繊維長3mm 断面積=約9.50×10−7cm2
(c1)臭化銅(II)
離型剤:クラリアント社製、モンタン酸エステルワックス「WE40」
安定剤:ヨウ化カリウム
カップリング剤:アミノシランカップリング剤として信越化学社製「KBE903」
黒顔料:カーボンブラックマスターバッチとしてレジノカラー社製 ABF−T−9801」マスターベース=AS樹脂、カーボンブラック含有量45重量%、ファーネスブラック使用
表1に示す配合割合で、ガラス繊維(B)以外の成分をドライブレンドし、コペリオン社製ベント式2軸押出機「STS35mm」(バレル12ブロック構成)を用いてシリンダー温度はベース樹脂の融点プラス15℃に設定し、スクリュウ回転数250rpmの押出条件で溶融混合し、次いでガラス繊維(B)をサイドフィード方式で供給し溶融混練を行った。押出機から押出されたストランドは急冷してストランドカッターでペレット化した。なお、ペレットの形状は、一般的に得られる形状であれば、特に制限はない。例えば、断面は、円形、楕円形、長円形のいずれかであり、直径(短径、長径含む)は、2.0mm〜4.0mm、ペレットの長さは、2.5〜6.0mm程度である。また、ペレット化の条件は、一般的な条件であれば、特に制限はない。得られたペレットを100℃で12時間乾燥した後、射出成形機(東芝機械株式会社製、IS80)でシリンダー温度はベース樹脂の融点プラス15℃、金型温度130℃にて各種試験用試験片を成形して評価に供した。評価結果も表1に記した。
Claims (9)
- 共重合ポリアミド樹脂(A)と、断面積が1.5〜5.0×10−6cm2のガラス繊維(B)とからなるポリアミド樹脂組成物であって、共重合ポリアミド樹脂(A)とガラス繊維(B)の重量比((A):(B))が20:80〜35:65であり、共重合ポリアミド樹脂(A)が、デカンテレフタルアミド単位(a)と、ウンデカンアミド単位および/またはドデカンアミド単位(b)とを含み、共重合ポリアミド樹脂(A)中の前記デカンテレフタルアミド単位(a)の含有量、および前記ウンデカンアミド単位および/またはドデカンアミド単位(b)の含有量が、前記単位(a)および前記単位(b)の合計含有量100モル%に対してそれぞれ50〜98モル%、50〜2モル%であることを特徴とするポリアミド樹脂組成物。
- 共重合ポリアミド樹脂(A)中の前記デカンテレフタルアミド単位(a)の含有量、および前記ウンデカンアミド単位および/またはドデカンアミド単位(b)の含有量が、前記単位(a)および前記単位(b)の合計含有量100モル%に対してそれぞれ75〜98モル%、25〜2モル%であることを特徴とする請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 共重合ポリアミド樹脂(A)が、前記単位(a)と前記単位(b)以外に、アミノ基およびカルボキシル基を含有する単位(c)を含み、前記単位(c)の含有量が、前記単位(a)、前記単位(b)および前記単位(c)の合計含有量100モル%に対して最大30モル%であることを特徴とする請求項1または2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- ガラス繊維(B)の一部または全てが扁平断面ガラス繊維であり、この扁平断面ガラス繊維が、短径/長径比が0.3〜0.5である扁平断面ガラス繊維(B−1)と、短径/長径比が0.2〜0.3である扁平断面ガラス繊維(B−2)からなり、その重量比((B−1):(B−2))が0:100〜100:0であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- さらに銅化合物(C)を最大0.5重量%の量で含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- さらに離型剤、安定剤、カーボンブラック、及び/又はカップリング剤を含む添加成分(D)を最大5重量%の量で含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1〜6のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物からなる成形品であって、成形品の比重ρ(g/cm3)と曲げ弾性率E(GPa)が11<E/ρ<18,1.7<ρ<2.0を満足することを特徴とする成形品。
- 成形品における残存ガラス繊維長の重量平均が260〜1000μmであることを特徴とする請求項7に記載の成形品。
- 電子電気筐体または車両の内装品もしくは外装品に使用されることを特徴とする請求項7または8に記載の成形品。
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