JP6515114B2 - 充填材としてガラスを含む透明なポリアミド系組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、透明度の優れた特性、特に高い透過率を示し、低いヘイズを兼ね備えた物品の製造に用いられる、新規の熱可塑性ポリマー組成物の使用に関する。
本発明の主題は、より具体的には、自動車部品、照明装置又は光学素子、電気、電子及び電気通信機器、及び特に携帯電話通信に用いられる透明な装置の製造である。
用語「優れた透明度特性」は、本発明の意味の範囲内で、以下のことを示す材料を意味するものとして解されるべきである:
− 2mmの厚さを有するシート上、560nmにおいて、少なくとも75%に等しい、特に85%に等しい透過率(ISO規格13468−2:2006に準拠して測定)、
− ASTM規格 D100397に準拠して測定して15%未満のヘイズ(ヘイズ単位)。用語「ヘイズ」は、材料表面における表面の変色、フォギング、霧、「もや」、または凝縮効果を意味するものと解されるべきである。この効果は、物品の表面の透明度、美的外観、及び光沢性に悪影響を及ぼしうる。
非晶質PAから形成される透明な材料は、透明な光学素子の製造に用いられる。これらは軽いという利点を有するが、強化繊維、特にガラスファイバー、無機充填材又はゴム成分などの強化材料の添加によって剛性を改善する必要がある。
欧州特許第2169008号には、ガラス充填材とポリアミドとの屈折率の差が0.002を超えない、ガラス充填材を含有する非晶質ポリアミド(PA)樹脂組成物について記載されている。この組成物は、およそ65%の透過率及びおよそ25%のヘイズを示す成形物品(2mmの厚さのシート)を得ることを可能にするが、これらの性能は、本発明の場合のような優れた透明度の達成については不十分であることが分かる。
加えて、これらの強化された透明なPAの150℃を超える高いガラス転移温度(Tg)は、時折、材料収縮の問題を伴って、これらの材料の変換(特に射出成形)をより困難にしうる。
米国特許第4404317号には、半結晶性ポリアミド、非晶質ポリアミド及びガラスファイバーを含有する特定の成形混合物が記載されている。この文献は、これらの混合物の透過率特性に関しては言及していない。
よって、より透明で(可能な限り高い透過率及び可能な限り低いヘイズを有する)、より硬く、かつポリマーを成形するための既存の方法又は装置を用いた処理が簡便な材料についての調査が、現在行われている。
本発明の別の目的は、単純で、実施しやすく、かつ迅速(すなわち可能な限り少ない工程数を表す)、及び、特に射出成形後における、収縮の問題を回避するような物品の製造方法を提供することである。
これらの特性のすべてを兼ね備えた物品を得るための手段は、充填材としてガラスを含む非晶質ポリアミド樹脂における少なくとも1種類の半結晶性ポリアミドの使用によって見出された。
本願明細書の記載において、以下のことが定められている:
− 2つの限界値の「間」と書かれているときは、限界値は除外される、及び
− 「XからZまでの範囲」又は「XからY%を示す」と書かれているときは、限界値は含まれる。
よって、本発明の主題は、前記樹脂よりもさらに透明な組成物の製造のための、ガラスが充填された非晶質ポリアミド樹脂における少なくとも1種類の半結晶性ポリアミドの使用である。
したがって、ISO規格13468−2:2006に準拠した透過率の測定によって決定した、本発明に従った半結晶性ポリアミドを追加的に含む、ガラスが充填された非晶質ポリアミド樹脂の透明度は、ISO規格13468−2:2006に準拠した透過率の測定によって決定した前記ガラスが充填された非晶質ポリアミド樹脂のみの透明度よりも高い。
本発明の主題は、特に、下記を含有するポリアミド系組成物である:
− 半結晶性ポリアミド、
− 非晶質ポリアミド、及び
− ガラス充填材。
用語「半結晶性ポリアミド」とは、本発明の意味の範囲内で、一般に直鎖状の脂肪族ポリアミドを意味するものと理解され、その結晶化度は、材料が、2mmの厚さのシート上、560nmで75%未満の透過率を示す(ISO規格13468−2:2006に準じた)のに十分に大きい寸法を有するスフェロライト(spherolites)の存在を反映している。
特に、本発明に用いられる半結晶性ポリアミドは、PA 4.10、PA 4.T、PA 6、PA 6.6、PA 4.6、PA 6.10、PA 6.12、PA 11、PA 12、PA 9.10、PA 9.12、PA 9.13、PA 9.14、PA 9.15、PA 9.16、PA 9.18、PA 9.36、PA 10.10、PA 10.12、PA 10.13、PA 10.14、PA 12.10、PA 12.12、PA 12.13、PA 12.14、PA 6.14、PA 6.13、PA 6.15、PA 6.16、PA 6.18、PA MXD.6、PA MXD.10、PA 12.T、PA 10.T、PA 9.T、PA 18.T、PA 6.T/6.6、PA 6.6/6.T/6.I及びPA 6/6.Tから選択される。
前記半結晶性PAは、本発明に従って用いられる組成物の全重量に関して、50%から400重量%、好ましくは100%から300重量%、好ましくは100%から200重量%を示す。
用語「非晶質ポリアミド」とは、本発明の意味の範囲内で、非晶質(ΔHm(2)=0J/g)であるか、又はあまり半結晶性ではなく(DSCの第2の加熱の間の融解エンタルピーが30J/g未満(ISO 11357−3:2013))、硬く(曲げ弾性率(ISO)>1300MPa)、75℃を超えるガラス転移温度Tgを有するために60℃での加熱下でも歪まない、透明なポリアミドを意味すると理解される。しかしながら、これらはどちらかというと衝撃に対して耐性ではなく、衝撃性が改質されたポリアミドと比較してはるかに低いノッチ付きシャルピーISO衝撃性を示し、またこれらは、特に非晶質の性質に起因して、耐薬品性に優れていない。
非晶質ポリアミドは、脂肪族、脂環式及び芳香族のポリアミド又はこれらの混合物から選択される。
本発明に従った組成物に用いることができる透明な非晶質ポリアミド(ホモポリアミド又はコポリアミド)(又はPA)は、特に欧州特許第1595907号及び国際出願公開第09153534号に記載されている。透明な非晶質ポリアミドの例としては、PA B.12、PA 11/B.14、PA 11/B.10及び12/B.I/B.Tが挙げられうる。
明細書の記載全体において、表現「非晶質ポリアミド(又はPA)」、及び「透明な非晶質ポリアミド(又はPA)」は同一の意味を有する。
一実施態様では、透明な非晶質ポリアミドは、少なくとも1種類の脂肪族非晶質ポリアミドと、少なくとも1種類の芳香族非晶質ポリアミドとの混合物を含む。
好ましくは、脂肪族非晶質ポリアミドの重量による含量は、脂肪族非晶質ポリアミドと、芳香族非晶質ポリアミドとの混合物の全重量の10%から80%を示す。
好ましくは、本発明に従って用いられる透明な非晶質PAは非芳香族であるが、これは、組成物のガラス転移温度Tgを上昇させないため、組成物の均質化を促進するため、組成物の変換又は成形温度を上昇させないため、及び組成物の他の成分を損傷する危険を冒さないためである。
本発明によれば、非晶質PAは、少なくとも1種類の脂環式ジアミンと、好ましくは、主として(50モル%超)直鎖状で、10から36個の炭素原子、好ましくは10から18個の炭素原子を有する、少なくとも1種類の脂肪族ジカルボン酸との等モルの組み合わせを50モル%超含む。
非晶質PAのこの特定の組成(含量及び化学)は、特に、本発明の要件(少なくとも85%に等しい、さらには少なくとも90%の透過率)に応じた透明度の達成に貢献する。
好適な実施態様によれば、本発明に用いられる非晶質PAは、少なくとも1種類の脂環式ジアミンと、好ましくは直鎖状であり、10から18個の炭素原子を有する少なくとも1種類の脂肪族ジカルボン酸との等モルの組み合わせを70モル%超、好ましくは80モル%超、好ましくは90モル%超、好ましくは100モル%含む。
前記少なくとも1種類の脂環式ジアミンは、有利には:ビス(3,5−ジアルキル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(3,5−ジアルキル−4−アミノシクロヘキシル)エタン、ビス(3,5−ジアルキル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(3,5−ジアルキル−4−アミノシクロヘキシル)ブタン、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン(「BMACM」又は「MACM」又は「B」と略される)、ビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン(PACM)、イソプロピリデンジ(シクロヘキシルアミン)(PACP)、イソホロンジアミン(IPD)、2,6−ビス(アミノメチル)ノルボルナン(BAMN)、及びこれらの混合物から選択される。
有利には、ただ1つの脂環式ジアミン、特にビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタンが、PAの調製のためのジアミンとして用いられる。
少なくとも1種類の非脂環式ジアミンは、前記組成物のジアミンに対して、最大で30モル%の割合で非晶質PAのモノマーの組成物に加えることができる。非脂環式ジアミンとしては、例えば1,4−テトラメチレンジアミン、1,6ヘキサメチレンジアミン、1,9−ノナンジアミン及び1,10−デカメチレンジアミンなどの直鎖状の脂肪族ジアミンが挙げられうる。
脂肪族C10からC18ジカルボン酸は、好ましくは、1,10デカンジカルボン酸又はセバシン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸及び1,18−オクタデカンジカルボン酸から選択される。
ジカルボン酸は、任意選択的に、少なくとも1つのCからCアルキル基(1から3個の炭素原子を有する)によって少なくとも部分的に分岐状になっていてもよい。
少なくとも1種類の非脂肪族ジカルボン酸は、非晶質PAのモノマーの組成物に加えることができる。
一実施態様では、非脂肪族ジカルボン酸は、非晶質PAのジカルボン酸に対して、最大で15モル%の割合で存在する。好ましくは、非脂肪族ジカルボン酸は、芳香族二酸、特にイソフタル酸(I)、テレフタル酸(T)及びこれらの混合物から選択される。
ポリアミドの記載において用語「モノマー」は、「繰り返し単位」の意味にとられるべきである。これは、二酸とジアミンとの組合せが特別な場合に、PAの繰り返し単位が構成されることを理由とする。それはジアミンと二酸との組合せ、つまり、モノマーに相当する、ジアミン.二酸の対(等モル量)であると考えられる。これは、二酸又はジアミンが、個別に、単独では重合するには不十分な、構造単位のみであるという事実によって説明される。
前記PAは、任意選択的に、50モル%未満の少なくとも1種類のポリアミドコモノマー、すなわち、上記定義された前記主として等モルの組み合わせとは異なる組成を有するモノマーを含みうる。
好ましくは、前記非晶質PAは、30モル%未満、好ましくは20モル%未満、好ましくは10モル%未満のポリアミドコモノマーを含み、これは、ラクタム、α,ω−アミノカルボン酸、上記定義された以外のジアミン.二酸の組み合わせ、及びこれらの混合物から選択される前記少なくとも1種類のコモノマーについて可能である。
ラクタムは、例えば、カプロラクタム、オエナントラクタム及びラウリルラクタムから選択される。α,ω−アミノカルボン酸は、例えば、アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸又は12アミノドデカン酸から選択される。
好ましくは、非晶質PAは、B.10、B.12、B.14、B.16、B.18、これらのランダム及び/又はブロックコポリマー(コポリアミド)、及びこれらの混合物から選択される少なくとも1種類のモノマーから本質的に(80モル%超まで)形成される。
前記非晶質PAは、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し、200%から800重量%、好ましくは300%から700重量%、好ましくは400%から700重量%を示す。
非晶質ポリアミド樹脂のタイプの例には、特に:ポリアミドPA 12/MACM.I(PA12/ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、イソフタル酸)、PA 12/MACM.T(PA12/ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、テレフタル酸)、PA MACM.12(ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン、ドデカンジカルボン酸)、PA PACM.12(4,4−ビス(アミノシクロヘキシルメタン)、ドデカンジカルボン酸)、PA 6.I/6.T及びPA 6.I/6.T/MACM.Iが含まれる。EMS Chemie社製のPA 12/MACM.Iを含むGrilamid TR55(登録商標)及びPA MACM.12を含むGrilamid TR90(登録商標)、及びEvonik Degussa−Chemie社製のPA PACM.12を含むTrogamid CX(登録商標)、及びPA 12/MACM.I/MACM.Tを含むRilsan(登録商標)Clear(Arkema社製)などの市販されているPAが使用されうる。
用語「ガラス充填材」は、本発明の意味の範囲内では、ISO規格13468−2:2006に準拠した透過率の測定によって決定した、前記ガラス充填材を含み、追加的に本発明に従った半結晶性ポリアミドを含む非晶質ポリアミド樹脂の透明度が、ISO規格13468−2:2006に準拠した透過率の測定によって決定される、前記ガラス充填材を含む前記非晶質ポリアミド樹脂のみの透明度よりも高いことを条件として、特にFrederick T. Wallenberger, James C. Watson and Hong Li, PPG industries Inc.(ASM Handbook、Vol. 21:composites(#06781G), 2001 ASM International)に記載されるような、いずれかのガラス充填材を意味するものと解される。
一実施態様では、前記ガラス充填材は、重量%で表して、60.0から65.5%の二酸化ケイ素(SiO)、23.0から25.0%の酸化アルミニウム(Al)、0.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、0.0から9.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から1.0%の酸化ジルコニウム(Zr)、0.0から5.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、6.0から11.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から5.0%の酸化リチウム(LiO)、0.0から0.1%の 酸化ナトリウム(NaO)、0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)及び0.0から0.1%の酸化鉄(Fe)を含む(実際、これらで構成される場合もある)。
別の実施態様では、前記充填材は、重量%で表して、68.0から74.0%の二酸化ケイ素(SiO)、2.0から5.0%の酸化アルミニウム(Al)、2.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、2.00から10.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0から5%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、1から5%の酸化マグネシウム(MgO)、0から5%の酸化リチウム(LiO)、5.0から12.0%の酸化ナトリウム(NaO)、及び0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)を含み(実際、これらで構成される場合もあり)、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、及び酸化カリウム(KO)の合計量は8.0から12.0%である。
一実施態様では、ガラス充填材と本発明の組成物との屈折率の差は、589nmの波長を有する光に関しては0.010以下であり;486nmの波長を有する光については0.010以下であり、656nmの波長を有する光に関しては0.010以下である。
屈折率は、Atago社製のAbbe屈折計(Model NAR_1T SOLID)で、所与の波長において23℃で測定される。
好ましくは、ガラス充填材と本発明の組成物との屈折率の差は、589nmの波長を有する光に関しては0.006以下であり;486nmの波長を有する光に関しては0.006以下であり、656nmの波長を有する光に関しては0.006以下である。
好ましくは、ガラス充填材と本発明の組成物との屈折率の差は、589nmの波長を有する光に関しては0.002以下であり;486nmの波長を有する光に関しては0.002以下であり;656nmの波長を有する光に関しては0.002以下である。
一実施態様では、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、その組成において、ガラス充填材の全重量に対して、6から20重量%の、酸化カルシウム(CaO)と酸化マグネシウム(MgO)の合計含量を示すガラス充填材を使用する。
組成物の調製が充填材としてガラスを含む非晶質ポリアミドへの半結晶性ポリアミドの添加に限定されるものでないことは、明確に理解される。これはまた、半結晶性ポリアミドと非晶質ポリアミドとの事前混合、及びガラス充填材の添加によっても調製することができる。
表現「本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物」とは、半結晶性ポリアミドの添加前の充填材としてガラスを含む非晶質ポリアミドのみを意味する。
好ましくは、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、その組成中に、ガラス充填材の全重量に対して、83.0から90.5重量%の二酸化ケイ素(SiO)と酸化アルミニウム(Al)の合計含量を示すガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、酸化物に関してガラス充填材の重量%として表して、60.0から65.5%の二酸化ケイ素(SiO)の合計含量を有するガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、ガラス充填材の全重量に対して、0.0から0.1%のNaO含量を有するガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、ガラス充填材の全重量に対して、23.0から25.0%のAl含量を有するガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、ガラス充填材の全重量に対して、0.0から9.0%のCaO含量を有するガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、ガラス充填材の全重量に対して6.0から11.0%のMgO含量を有するガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、ガラス充填材の全重量に対して0.0から5.0%のB含量を有するガラス充填材を使用する。
有利には、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物はガラス充填材の全重量に対して、0.0から0.1%の、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)及び酸化カリウム(KO)の合計含量を有するガラス充填材を使用する。
別の実施態様では、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、その組成中に、ガラス充填材組成物の全重量に対して、3.0から15.0重量%の酸化カルシウム(CaO)と酸化マグネシウム(MgO)の合計含量を示すガラス充填材を使用する。
好ましくは、本発明の非晶質ポリアミド樹脂組成物は、その組成中に、ガラス充填材組成物の重量に対して、70.0から79.0重量%の二酸化ケイ素(SiO)と酸化アルミニウム(Al)の合計含量を示すガラス充填材を使用する。
好ましくは、本発明の非晶質ポリアミド組成物は、その組成中に、実質的に又は完全に酸化チタン(TiO)を含まないガラス充填材を使用する。
好ましくは、本発明の透明なポリアミド組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し、5.0から40.0重量%、好ましくは5.0から30.0%、特に5.0から20.0%のガラス充填材含量を有する。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、組成物の全重量に対して:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 20.0から80.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から40.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 20.0から80.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から30.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 20.0から80.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から20.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 30.0から70.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から40.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 30.0から70.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から30.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 30.0から70.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から20.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 40.0から70.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から40.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 40.0から70.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から30.0重量%のガラス充填材を含む。
一実施態様では、本発明に従った透明な組成物は、本発明に従って用いられる組成物の全重量に対し:
− 5.0から40.0重量%、好ましくは10.0から30.0重量%、好ましくは10.0から20.0重量%の半結晶性ポリアミド、
− 40.0から70.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
− 5.0から20.0重量%のガラス充填材を含む。
有利には、上記のように定義された本発明の組成物は、任意選択的に、0.0から5.0重量%のPEBAを含む。
有利には、上記のように定義された組成物は、0.0から5.0重量%の添加剤を含む。
有利には、上記のように定義された本発明の組成物は、任意選択的に、0から5.0重量%のPEBA及び0.0から5.0重量%の添加剤を含む。
有利には、上記のように定義された組成物は、0.1から5.0重量%のPEBAを含む。
有利には、上記のように定義された本発明の組成物は、0.1から5.0重量%の添加剤を含む。
有利には、上記のように定義された本発明の組成物は、0.1から5.0重量%のPEBA及び0.1から5.0重量%の添加剤を含む。
有利には、本発明に従った組成物に用いられるガラス充填材は、ガラスファイバー、ガラス粉末、ガラスフレーク、ミルドファイバー及びガラスビーズから選択される少なくとも1種類の成分を含む。
本発明の別の主題は、本発明に従った組成物を成形することによって製造される成形物品である。
本発明の組成物の屈折率とガラス充填材の屈折率との非常に小さな差が、非常に高い透明度を有する成形物の獲得を可能にする。
非晶質ポリアミド樹脂を含む組成物の屈折率は、好ましくは:589nmの波長を有する光に関しては1.505から1.545であり;486nmの波長を有する光に関しては1.512から1.555であり、656nmの波長を有する光に関しては1.502から1.541である。特に、樹脂成分とガラス充填材の屈折率の差を低減するためには、非晶質ポリアミド樹脂を含有する樹脂成分の屈折率は、特に好ましくは:589nmの波長を有する光に関しては1.507から1.540、特に1.508から1.520であり;486nmの波長を有する光に関しては1.515から1.527であり、656nmの波長を有する光に関しては1.505から1.517である。
一実施態様では、本発明のポリアミド組成物に用いられるガラス充填材は、組成物の重量に対して、酸化物に関して重量%として表して:68.0から74.0%の二酸化ケイ素(SiO)、2.0から5.0%の酸化アルミニウム(Al)、2.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、2.0から10.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から5.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、1.0から5.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から5.0%の酸化リチウム(LiO)、5.0から12.0%の 酸化ナトリウム(NaO)、及び0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)を含むか、又はこれらからなり、ここで、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、及び酸化カリウム(KO)の合計量は8.0から12.0%である。
ガラス充填材は、好ましくは、68.0から74.0%、好ましくは68.0から72.0%の濃度に応じた二酸化ケイ素(SiO)を含む。二酸化ケイ素(SiO)含量が68.0%未満の場合、ガラス充填材の屈折率を非晶質ポリアミド樹脂の屈折率に対応させることは困難である。他方では、二酸化ケイ素(SiO)含量が74.0%を超える場合には、組成物中のガラス充填材の溶解度が大幅に低下してしまう。特に、ガラス充填材がガラスファイバーの形態で用いられる事例では、紡糸温度が高く、これは、生産の困難性につながる。
ガラス充填材は、好ましくは、2.0から5.0%、好ましくは2.0から4.0%の濃度に応じた酸化アルミニウム(Al)を含む。酸化アルミニウム(Al)含量が2.0%未満の場合、水に対する耐薬品性が低下する。
他方では、酸化アルミニウム(Al)の含量が5.0%を超える場合、ガラスは不均一になる傾向を有する。
二酸化ケイ素(SiO)と酸化アルミニウム(Al)の合計含量は、好ましくは70.0から79.0%であり、さらに好ましくは71.0から76.0%である。よって、ガラス充填材の屈折率と非晶質ポリアミド樹脂の屈折率を一致させることは容易である。
有利には、ガラス充填材は、5.0から12.0%、好ましくは8.0から11.0%の含量に応じた酸化ナトリウム(NaO)を含む。酸化ナトリウム(NaO)含量が12.0%を超える場合、ガラスの耐水性は低下傾向を有する。他方では、酸化ナトリウム(NaO)含量が5.0%未満の場合には、ガラス充填材の屈折率と非晶質ポリアミド樹脂の屈折率を一致させるのは困難である。
別の実施態様では、組成物に用いられるガラス充填材は、重量%で表して、60.0から65.5%の二酸化ケイ素(SiO)、23.0から25.0%の酸化アルミニウム(Al)、0.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、0.0から9.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から1.0%の酸化ジルコニウム(Zr)、0.0から5.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、6.0から11.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から5.0%の酸化リチウム(LiO)、0.0から0.1%の酸化ナトリウム(NaO)、0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)及び0.0から0.1%の酸化鉄(Fe)を含む、又はこれらからなる。
後者の実施態様における、より低い割合のSiOは、より高い割合のAlによって補われ、したがって、ガラス充填材の屈折率を本発明の組成物の屈折率に対応させることを可能にする。
好ましくは、後者の実施態様において、用いられるガラス充填材は、組成物の重量に対して、83.0から90.5重量%の二酸化ケイ素(SiO)と酸化アルミニウム(Al)の合計含量を含む。
いずれの実施態様にしても、ガラス充填材は、0.0から5.0%、好ましくは0.0から2.0%の濃度に応じた酸化リチウム(LiO)を含みうる。ガラス充填材は、0.0から10.0%、好ましくは0.0から5.0%の濃度に応じた酸化カリウム(KO)を含みうる。酸化ナトリウム(NaO)は部分的に酸化リチウム(LiO)又は酸化カリウム(KO)で置き換えることができ、それによってガラスの耐水性の改善を可能にする。
ガラス充填材は、合計で8.0から12.0%、好ましくは8.0から11.0%の濃度に応じたアルカリ金属成分、すなわち酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)、及び酸化カリウム(KO)を含みうる。アルカリ金属成分の合計量が12.0%を超える場合、ガラスの耐水性は低下傾向を有する。他方では、アルカリ金属成分の合計量が8.0%未満の場合、ガラスが溶融しにくくなるため、ガラス充填材を製造することは困難である。
好ましくは、ガラス充填材は、0.0から9.0%、特に2.0から10.0%、好ましくは6.0から9.0%の濃度に応じた酸化カルシウム(CaO)を含む。酸化カルシウム(CaO)含量が2.0%未満の場合には、ガラスの溶融能力は低下傾向を有するが、それでもなお十分である。他方では、酸化カルシウム(CaO)含量が10.0%を超える場合には、ガラス充填材の屈折率と非晶質ポリアミド樹脂の屈折率を一致させるのは困難である。
酸化亜鉛(ZnO)は任意選択的な成分であり、ガラス充填材は、0.0から5.0%、好ましくは0.0から2.0%の濃度に応じた酸化亜鉛を含みうる。酸化亜鉛(ZnO)の添加はガラスの耐水性を改善しうる。しかしながら、ガラスが失透する傾向を有するため、酸化亜鉛(ZnO)含量がこの上限を超えることを回避することが好ましい。
酸化ストロンチウム(SrO)は任意選択的な成分であり、ガラス充填材は、0.0から5.0%、好ましくは0.0から2.0%の濃度に応じた酸化ストロンチウムを含みうる。
酸化バリウム(BaO)は任意選択的な成分であり、ガラス充填材は、0.0から1.0%の濃度に応じた酸化バリウムを含みうる。
酸化カルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ストロンチウム(SrO)及び酸化バリウム(BaO)の合計含量は、好ましくは4.0から10.0%、特に4.0から10.0%、さらに好ましくは6.0から10.0%である。これらの元素の合計含量が4.0%未満の場合には、ガラスの溶融能力は低減するが、それでもなお許容可能である。他方では、これらの含量が10.0%を超える場合、ガラス充填材の屈折率と非晶質ポリアミド樹脂の屈折率を一致させるのは困難である。
好ましくは、ガラス充填材は、1.0から5.0%、好ましくは1.0から3.0%の濃度に応じた、又は6.0から11.0%の濃度に応じた酸化マグネシウム(MgO)を含む。酸化マグネシウム(MgO)の添加はガラスの機械的特性を改善しうる。5.0%を超える酸化マグネシウム(MgO)含量は、ガラスの溶融能力が低下する傾向にあるため推奨されないが、それでもなお許容可能である。
ガラス充填材は、酸化ホウ素(B)を含んでいてもいなくてもよい。
ガラス充填材は、好ましくは、2.0から5.0%、好ましくは2.0から4.0%の濃度に応じた酸化ホウ素(B)を含みうる。2.0%未満の酸化ホウ素(B)含量は、ガラス充填材の屈折率と非晶質ポリアミド樹脂の屈折率を一致させるのが困難になるため、望ましくない。よって、ガラス充填材の屈折率を非晶質ポリアミド樹脂の屈折率に近づけるため、又は非晶質ポリアミド混合物を使用するためには、ガラスファイバーの他の構成成分の割合を変更することが必要である。
5.0%を超える酸化ホウ素(B)含量は、ガラスの溶融の間に、生産プラントの腐食の問題を生じうる又は揮発性化合物の回収のための追加の装置を必要とする揮発性化合物を形成することから、好適ではない。
ガラス充填材のTiO含量は、好ましくは0.1%未満である。
理想的には、ガラス充填材は、着色現象を防ぐために酸化チタン(TiO)を欠いている。
本発明のガラス充填材又は組成物は、上述の成分以外の1種類以上の成分、例えば、Fe、Co、Ni、Sn、Zr又はMoなどの金属の酸化物などを含みうる。
本発明に従って用いられる上述のガラス充填材は、589nmの波長を有する光に関しては1.505から1.545の屈折率、486nmの波長を有する光に関しては1.512から1.555の屈折率、及び656nmの波長を有する光に関しては1.502から1.541の屈折率を有し、これらの屈折率は非晶質ポリアミド樹脂のものと実質的に同一である。特に、樹脂成分とガラス充填材成分の間の屈折率の差を低減するためには、非晶質ポリアミド樹脂を含む樹脂成分の屈折率は、特に好ましくは:589nmの波長を有する光に関しては1.507から1.540、特に1.508から1.520であり;486nmの波長を有する光に関しては1.515から1.527であり、656nmの波長を有する光に関しては1.505から1.517である。
よって、ガラス充填材は、高い透明度及び優れた機械的強度を有する本発明の(射出−)成形された製品ポリアミド樹脂の製造に使用することができる。
例えば、ガラス充填材が68.0から72.0%の二酸化ケイ素(SiO)、2.0から4.0%の酸化アルミニウム(Al)、2.0から4.0%の酸化ホウ素(B)、6.0から9.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から2.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から2.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、1.0から3.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から2.0%の酸化リチウム(LiO)、8.0から11.0%の酸化ナトリウム(NaO)、及び0.0から5.0%の酸化カリウム(KO)を含有する場合、ガラス充填材は、589nmの波長を有する光に関しては1.508から1.520の屈折率、486nmの波長を有する光に関しては1.515から1.527の屈折率、及び656nmの波長を有する光に関しては1.505から1.517の屈折率を有する傾向を有する。
別の例では、ガラス充填材が60.0から65.5%の二酸化ケイ素(SiO)、23.0から25.0%の酸化アルミニウム(Al)、0.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、0.0から9.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から1.0%の酸化ジルコニウム(Zr)、0.0から5.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、6.0から11.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から5.0%の酸化リチウム(LiO)、0.0から0.1%の酸化ナトリウム(NaO)、0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)及び0.0から0.1%の酸化鉄(Fe)を含む場合、ガラス充填材は、589nmの波長を有する光に関して1.508から1.523の屈折率を有する傾向を有する。
二酸化ケイ素(SiO)、酸化アルミニウム(Al)及びアルカリ金属成分は、ガラス充填材の屈折率を低下させることができる。上述の成分以外にガラス充填材の屈折率を低下させうる成分の例としては、P及びFが挙げられる。
よって、ガラス充填材の屈折率が所望の屈折率、すなわち非晶質ポリアミド樹脂の屈折率より小さい場合には、例えば、二酸化ケイ素(SiO)の一部を 酸化カルシウム(CaO)に置き換えることによって、屈折率を高くすることができる。例えば、0.4%の二酸化ケイ素(SiO)の代わりに0.4%の酸化カルシウム(CaO)で置き換える場合、ガラス充填材の屈折率はおよそ0.002だけ増加する。ガラス充填材の屈折率が所望の屈折率、すなわち非晶質ポリアミド樹脂の屈折率よりも高い場合には、例えば、酸化カルシウム(CaO)の一部をアルカリ金属化合物に置き換えることによって、屈折率を低下させることができる。具体的には、例えば、0.5%の酸化カルシウム(CaO)の代わりに0.8%の酸化ナトリウム(NaO)で置き換える場合、ガラス充填材の屈折率はおよそ0.002だけ低下する。
ガラス充填材の屈折率は適切に調整することができ、非晶質ポリアミド樹脂の屈折率と同一の屈折率を有するガラス充填材を製造することが可能である。
本発明において、用いられるガラス充填材は、ガラスファイバー、ガラス粉末、ガラスフレーク、ミルドファイバー又はガラスビーズを含みうる(これらからなる場合もある)。ガラス充填材のこれらの可能な形態の中でもとりわけ、ガラスファイバーは、その機械的強度にとって好適である。それは例えばガラスファイバーEなどの従来の強化繊維と似ており、成形物非晶質ポリアミド樹脂の強化に非常に効果的である。別の好適な繊維は、AGYから市販されるS−タイプ、特にS−2−タイプのガラスファイバーである。ガラスファイバーは、連続的なガラスファイバーにとって従来公知のいずれかの紡糸法によって製造することができる。例えば、ガラスが炉内で連続的なガラス化に供され、次いでるつぼ内に導入され、るつぼの下方部分に取り付けられたブッシングによって紡糸に供される直接溶融法、及び、溶融ガラスをビーズ又はロッドへと変形させた後に再溶融し、紡糸する再溶融法など、さまざまな方法によってガラスを小繊維化することが可能である。
ガラスファイバーの直径は、好ましくは5から50μmであり、好ましくは10から45μmである。
ガラス粉末は、ガラスを溶融した後に水中で造粒するなど、任意の生産方法で生産することができる。粒子の平均寸法は、レーザー回折粒径分析器を使用して、又はISO 13320−1:2009に準拠して決定して、好ましくは1から100μmである。
ガラス充填材はまた、従来の製造方法のいずれか、特に溶融ガラスの噴霧によって製造することができる、ガラスフレークの形態であってもよい。ガラスフレークの厚さは、好ましくは0.1から10μmである。
ミルドファイバーは従来公知のいずれかの方法によって製造することができる。例えば、ミルドファイバーは、ハンマーミル又はビーズミルを使用してガラスファイバーの撚糸を微粉砕することによって生産することができる。繊維の直径及び、ミルドファイバーの長さの直径に対する比は、それぞれ、好ましくは5から50μm及び2から150である。
ガラスビーズは、例えば溶融させて融解したガラス塊を噴霧することによってなど、従来公知の生産方法によって生産することができる。ガラスビーズの粒径は、好ましくは5から300μmである。
本発明において、ガラスファイバー、ガラス粉末、ガラスフレーク、ミルドファイバー及びガラスビーズから選択される充填材の2つ以上の形態を、ガラス充填材として組み合わせて使用することができる。
非晶質ポリアミド樹脂を含有する樹脂成分とガラスファイバーとの間の親和性及び接着を向上させて、空隙の形成によって生じる成形物の透明度の低下を防ぐため、有利には、ガラス充填材は、カップリング剤で表面処理される。
カップリング剤としては、シラン、ボラン、アルミン酸塩をベースとしたもの、チタン酸塩タイプのもの及び同様のものが挙げられうる。特に、シランカップリング剤は、非晶質ポリアミド樹脂とガラス充填材との予想される良好な接着を形成するのに好適である。シラン型のカップリング剤としては、アミノシラン、エポキシシラン及びアクリルシランカップリング剤などが使用されうる。シランカップリング剤の中でもとりわけ、アミノシランカップリング剤が好ましい。
加えて、充填材の処理は、カップリング剤に加えて、任意選択的に、膜形成剤、潤滑剤、帯電防止剤などを含みうる。これらの成分は単独で又は組み合わせて用いることができる。膜形成剤の例としては、酢酸ビニル、ウレタン、アクリル、ポリエステル、ポリエーテル、フェノキシ、ポリアミド及びエポキシ樹脂及び/又は同様のものが挙げられうる。潤滑剤の例としては、脂肪族エステル、脂肪族エーテル、芳香族エステル又は芳香族エーテルの界面活性剤が挙げられうる。帯電防止剤の例としては、塩化リチウム又はヨウ化カリウムなどの無機塩、及び塩化アンモニウム又はアンモニウムエトスルフェートなどの第4級アンモニウム塩も挙げられうる。
本発明において、ポリアミド組成物中のガラス充填材の含量は、組成物の全重量に対して、好ましくは5.0から40.0重量%であり、特に5.0から30.0%、好ましくは5.0から20.0重量%である。ガラス充填材の含量が5.0重量%未満の場合、ポリアミド樹脂組成物を成形することによって得られる成形物は、機械的特性が乏しい傾向にあるのに対し、ガラス充填材の含量が40重量%を超える場合、樹脂とガラス充填材との接触表面積が増大し、成形される能力及び得られる成形物の透明度を低下させる傾向にある。
ポリアミド組成物中のガラス充填材の含量が上述の範囲内にある場合、良好な機械的特性及び優れた透明度を同時に兼ね備えた成形物を製造することが可能である。
本発明に従った組成物は、追加的に、PEブロック及びPAブロックを含む少なくとも1種類のコポリマー(以下、1つ以上のPEブロック及び1つ以上のPAブロックを含むPEBAと称される)を含みうる。
「PEBA」と略される、この「ポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを含むコポリマー」は、反応性末端を含むポリアミドブロックと、反応性末端を含むポリエーテルブロックとの重縮合から生じ、例えば、とりわけ下記のものが挙げられる:
1)ジアミン鎖末端を含むポリアミドブロックと、ジカルボン酸鎖末端を含むポリオキシアルキレンブロックとの重縮合;
2)ジカルボン酸鎖末端を含むポリアミドブロックと、ジアミン鎖末端を含むポリオキシアルキレンブロックとの重縮合。これらは、ポリエーテルジオールとして知られる、脂肪族のα,ω−ジヒドロキシル化ポリオキシアルキレンブロックのシアノエチル化及び水素化によって得られる;
3)ジカルボン酸鎖末端を含むポリアミドブロックと、ポリエーテルジオールとの重縮合。この具体的な事例では、得られる製品はポリエーテルエステルアミドである。
ジカルボキシル鎖末端を有するポリアミドブロックは、例えば鎖制限するジカルボン酸の存在下でのポリアミドの前駆体の縮合から得られる。ジアミン鎖末端を有するポリアミドブロックは、例えば鎖制限するジアミンの存在下でのポリアミドの前駆体の縮合から得られる。
ポリエーテルブロックの数平均モル質量は、400から20000g/モルの間であり、好ましくは500から10000g/モルの間である。
ポリアミドブロックとポリエーテルブロックとを含むポリマーは、ランダムに分布した単位を含みうる。
有利には、3つのタイプのポリアミドブロックが使用されうる。
第1のタイプによれば、ポリアミドブロックは、ジカルボン酸、特に4から20個の炭素原子を含むもの、好ましくは6から18個の炭素原子を含むものと、脂肪族若しくは芳香族ジアミン、特に2から20個の炭素原子を含むもの、好ましくは6から14個の炭素原子を含むものとの縮合から得られる。
ジカルボン酸の例としては、1,4シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキシルジカルボン酸、1,4−ブタン二酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸、1,12−ドデカンジカルボン酸、1,14−テトラデカンジカルボン酸及び1,18−オクタデカンジカルボン酸、テレフタル酸及びイソフタル酸、ナフタレン(haphthalene)ジカルボン酸、ならびに脂肪酸二量体が挙げられうる。
ジアミンの例としては、1,5−テトラメチレンジアミン、1,6−ヘキサメチレンジアミン、1,10−デカメチレンジアミン、1,12−ドデカメチレンジアミン、トリメチル−1,6−ヘキサメチレンジアミン、2−メチル−1,5−ペンタメチレンジアミン、異性体であるビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン(BMACM)、及び2,2−ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン(BMACP)、及びビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン(PACM)、及びイソホロンジアミン(IPD)、2,6−ビス(アミノメチル)ノルボルナン(BAMN)、及びピペラジン(Pip)、及びm−キシリレンジアミン(MXD)、及びp−キシリレンジアミン(PXD)が挙げられうる。
有利には、以下のブロックが存在する:PA 4.12、PA 4.14、PA 4.18、PA 6.10、PA 6.12、PA 6.14、PA 6.18、PA 9.12、PA 10.10、PA 10.12、PA 10.14、PA 10.18、MXD.6、PXD.6、MXD.10及びPXD.10。
第2のタイプによれば、ポリアミドブロックは、4から12個の炭素原子を有するジカルボン酸又はジアミンの存在下、1種類以上のα,ω−アミノカルボン酸及び/又は6から12個の炭素原子を有する、1種類以上のラクタムの縮合から得られる。ラクタムの例としては、カプロラクタム、オエナントラクタム及びラウリルラクタムが挙げられる。α,ω−アミノカルボン酸の例としては、アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸及び12−アミノドデカン酸が挙げられうる。
有利には、第2のタイプのポリアミドブロックは、ポリアミド11、ポリアミド12又はポリアミド6である。
第3のタイプによれば、ポリアミドブロックは、少なくとも1種類のα,ω−アミノカルボン酸(又は1種類のラクタム)、少なくとも1種類のジアミン及び少なくとも1種類のジカルボン酸の縮合の結果として得られる。
この場合、PAポリアミドブロックは以下の重縮合により調製される:
− X個の炭素原子を有する、直鎖状の脂肪族又は芳香族の1種類以上のジアミン;
− Y個の炭素原子を有する、1種類以上のジカルボン酸;及び
− Z炭素原子を有する、ラクタム及びα,ω−アミノカルボン酸、ならびに、(X、Y)とは異なる、X1炭素原子を有する少なくとも1種類のジアミンとY1炭素原子を有する少なくとも1種類のジカルボン酸との等モル混合物(X1、Y1)から選択される、1種類以上のコモノマー{Z}の重縮合であって、
− 前記1種類以上のコモノマー{Z}が、ポリアミド前駆体モノマーを合わせたものに対し、50重量%まで、好ましくは20重量%まで、より有利には10重量%までの範囲の割合で導入される、
− ジカルボン酸から選択される鎖制限剤の存在下における重縮合。
有利には、鎖制限剤として、Y炭素原子を含むジカルボン酸の使用が挙げられ、これは1種類以上のジアミンの化学量論に関して過剰に導入される。
この第3のタイプの代替的な形態によれば、ポリアミドブロックは、鎖制限剤の任意選択的な存在下、6から12個の炭素原子を有する少なくとも2種類のα,ω−アミノカルボン酸又は少なくとも2種類のラクタム、又は同一数の炭素原子を有しないラクタム及びアミノカルボン酸の縮合から生じる。脂肪族のα,ω−アミノカルボン酸の例としては、アミノカプロン酸、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸及び12−アミノドデカン酸が挙げられうる。ラクタムの例としては、カプロラクタム、オエナントラクタム及びラウリルラクタムが挙げられうる。脂肪族ジアミンの例としては、ヘキサメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン及びトリメチルヘキサメチレンジアミンが挙げられうる。脂環式二酸の例としては、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸が挙げられうる。脂肪族二酸の例としては、ブタン二酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベリン酸、セバシン酸及びドデカンジカルボン酸、脂肪酸二量体(これらの脂肪酸二量体は、好ましくは少なくとも98%の二量体含量を有し;好ましくは、それらは水素化されており;「Uniqema」社の銘柄名「Pripol」として又はHenkel社の銘柄名「Empol」として市販される)及びポリオキシアルキレン−α,ω−二酸が挙げられうる。芳香族二酸の例としては、テレフタル酸(T)及びイソフタル酸(I)が挙げられうる。脂環式ジアミンの例としては、異性体である、ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)メタン(BMACM)及び2,2−ビス(3−メチル−4−アミノシクロヘキシル)プロパン(BMACP)、及びビス(p−アミノシクロヘキシル)メタン(PACM)が挙げられうる。通常用いられる他のジアミンは、イソホロンジアミン(IPD)、2,6−ビス(アミノメチル)ノルボルナン(BAMN)及びピペラジンでありうる。アリール脂肪族ジアミンの例としては、m−キシリレンジアミン(MXD)及びp−キシリレンジアミン(PXD)が挙げられうる。
第3のタイプのポリアミドブロックの例としては、次のものが挙げられうる:
− 6.6/6、ここで6.6はアジピン酸と縮合したヘキサメチレンジアミン単位を意味し、6はカプロラクタムの縮合から生じた単位を意味する。
− 6.6/6.10/11/12、ここで6.6はアジピン酸と縮合したヘキサメチレンジアミンを意味し、6.10はセバシン酸と縮合したヘキサメチレンジアミンを意味し、11はアミノウンデカン酸の縮合から生じた単位を意味し、12はラウリルラクタムの縮合から生じた単位を意味する。
前記PEブロックは、コポリマーの合計重量に関して、10から80重量%、好ましくは20から60重量%、好ましくは20から40重量%を示す。
PEブロックの数平均分子量は、200から1000g/モルの間(限界は除外)、好ましくは400から800g/モルの範囲内(限界は除外)、好ましくは500から700g/モルである。
PE(ポリエーテル)ブロックは、例えば、特にポリアルキレンエーテルジオール、好ましくはポリエチレングリコール(PEG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリトリメチレングリコール(PO3G)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)及びこれらのコポリマーの混合物から選択される、少なくとも1種類のポリアルキレンエーテルポリオールから生じる。PEブロックはNH鎖末端を含むポリオキシアルキレン配列を含んでいてよく、このような配列は、ポリエーテルジオールとして知られる脂肪族α,ω−ジヒドロキシル化ポリオキシアルキレン配列のシアノアセチル化によって得ることが可能である。さらに具体的には、ジェファーミン(例えば、Huntsmanからの市販品であるJeffamine(登録商標) D400、D2000、ED 2003又はXTJ 542)が使用されうる。
前記少なくとも1種類のPEブロックは、好ましくは、ポリアルキレンエーテルポリオール、例えばPEG、PPG、PO3G、PTMGなど、NH鎖末端を含むポリオキシアルキレン配列を含むポリエーテル、これらのランダム及び/又はブロックコポリマー(コポリエーテル)及びこれらの混合物から選択される少なくとも1種類のポリエーテルを含む。
本発明の主題は、特に、組成物の全重量に対して、
− 5.0から40.0重量%の、先に定義された半結晶性ポリアミドと、
− 20.0から80.0重量%の少なくとも1種類の非晶質の、透明な及び少なくとも部分的に脂環式の、好ましくは 非芳香族の、ポリアミドと、
− 5.0から40.0重量%、好ましくは5から30重量%のガラス充填材と、
− 0.0から5.0%のPEBAと、
− 0.0〜5.0%の添加剤と、
を含む組成物、
及び、本発明に従った上記定義されたものに応じた透明度を有する物品の製造のためのその使用である。
好ましくは、前記非晶質ポリアミドの化学組成物は、PAとPEBAとの相溶性を確実にする、上記PEBAのポリアミドブロックについて既に説明した組成物から選択される。
このような含量のブロックコポリマーを本発明に従った組成物に添加することにより、その透明度特性を保持しつつ、組成物の加工性の改善:改善された流動性(又は流動能力)及び改善された流動性延性を可能にする。本発明に従った組成物の射出成形は容易であり、射出成形後に材料の収縮がほとんど生じず、高い寸法精度の部品の供給を可能にする。
本発明の組成物に用いられる前記半結晶性PA、非晶質PA及び任意選択的にPEBAは、好ましくは、ISO規格489:1999に準拠して測定して、実質的に同じ屈折率を有する。PEBA及びPAの合成に用いられる出発材料の性質を変化させることも可能である。一般に、芳香族化合物(例えば芳香族二酸)の添加は製品の屈折率を増大させる。PEBAについては、例えば、PTMG含量が、PEBAのPAブロックと同一の組成を有する純粋なPAと比較して増大する場合、屈折率は低下する。Yが脂肪族二酸であるBMACM.Yタイプの一連のPAでは、Yが長くなるほど屈折率はより低下する。直鎖状の脂肪族PAでは、単位中のCHの数が増えるほど屈折率はより低下する。
組成物中にガラス充填材又はPEBA以外の添加剤が存在する場合、この添加剤は、組成物の全重量に対して、0.01から5.0重量%存在する。添加剤は、特に、着色剤、特に顔料、染料、エフェクト顔料、例えば回折顔料、干渉顔料、例えばパール光沢剤、反射顔料及びこれらの混合物;UV安定剤、老化防止剤、酸化防止剤、流動化剤、耐磨耗剤、離型剤、安定剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤、界面活性剤、光沢剤、充填材、繊維、ワックス及びこれらの混合物、及び/又はポリマーの技術分野において周知の他のいずれかの添加剤から選択される。上述のガラス充填材以外の充填材の中でもとりわけ、シリカ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、膨張グラファイト又は酸化チタンが特に挙げられうる。
本発明に従った使用は、下記実施例の表に実証されるように、充填材としてガラスを含む非晶質ポリアミドでできた同一の形状の物品よりもより加工しやすい、より透明な物品をもたらすことを可能にする。
有利な実施態様によれば、本発明の組み合わせは、さまざまな成分を混練又は乾式混合することによって製造される。乾式混合は、混練と比較して、より少ない工程を有し、かつ、一般には組成物の汚染(ブラックスポット、ゲル)の危険性を生じることが少ないことから、好適である。
前記組成物は、顆粒又は粉末を製造するために本発明に従って使用することができ、それらは、今度は、成形されかつ透明なフィラメント、管、フィルム、シート及び/又は物品の製造のために従来のポリマー成形法に使用することができる。
本発明の主題は、特に透明物品の製造方法であり、前記方法は:
− 上記定義に従って半結晶性ポリマーを供給する工程;
− 前記コポリマーを、少なくとも1種類の透明な非晶質PA及び少なくとも1種類のガラス充填材及び/又は少なくとも1種類のPEBA及び/又は少なくとも1種類の添加剤と混合することによって、上記定義された組成物を製造する工程;
− 特に金型又はダイス内で、50から120℃、好ましくは60から100℃、好ましくは60から95℃の範囲内の温度T0で、コポリマー又は組成物を加工する工程;
− 及び次に透明物品を回収する工程を含む。
用語「加工する」とは、ここでは、本発明に従った組成物から出発して、例えば成形、射出成形、押出成形、共押出成形、ホットプレス、マルチ射出成形、回転成形、焼結、レーザー焼結など、ポリマーを成形するための任意の方法を意味すると解される。
本発明に従った物品、特に成形された、射出成形された又は押出成形された製品の製造方法では、顆粒が好まれる。レーザー回折粒径分析器を使用して決定して、400から600μmの範囲内の平均直径を有する粉末はごくまれに使用される。特に、例えばレーザー焼結などの焼結による、また回転成形による、本発明の方法の特定の実施態様によれば、本発明に従った組成物は、好ましくは粉末の形態で供給され、その粒子は400μm未満、好ましくは200μm未満の体積平均メジアン直径を有する。粉末の製造方法の中でもとりわけ、低温粉砕及びマイクロ造粒(microgranulation)が挙げられうる。
本発明の方法の別の可能な実施態様は、前記顆粒又は粉末の製造工程の前に、PAを染料及び/又は任意の他の添加剤と混練する予備工程を追加的に含みうる。
本発明の別の主題は、例えばガラス、フレーム及び/又はレンズなどの透明な装置、弾道用窓ガラス(ballistic glazing)、透明なシート、ヘルメット、バイザー、シールド、防護服;スポーツ用装置;時計用ガラス;宇宙用機器、特に衛星又はスペースシャトル装置;航空又は自動車装置、例えば風防ガラス、窓ガラス、舷窓、コックピット、航空機のキャノピー、窓、防弾用窓ガラス、特に車又は構造物用、スポットライト又はヘッドライト用ガラスなど;ディスプレイウィンドウ用ガラス、特に広告、電子又はコンピュータ用ガラス;スクリーン部品;熱、ソーラー又は光起電のパネル用のガラス;建設、家具、電気器具又は装飾的な産業用の物品;ゲーム及びおもちゃ産業用;例えば靴のヒール又は宝石などのファッション産業用;例えばテーブル、座席シート又はアームチェアの部品などの家具産業;化粧又は製薬産業のための展示、包装、収納、箱、容器又はフラスコ物品又は部品、香料用物品;手荷物;輸送の間の保護のための部品;コンピュータ、電子又は通信機器、特に電話の保護シェルなどの製造のための先に定義された組成物の使用である。
本発明はまた、上述の定義に従った組成を有する透明物品にも関する。
以下の実施例は、本発明の範囲を限定することなく例証する。実施例において、他に明示されない限り、全てのパーセンテージ及び部は重量で表される。
溶液におけるすべての粘度は、ISO規格307:2007に準拠してm−クレゾール中で測定される。
− 使用される透明な非晶質ポリアミド:
PAam1:80モル%未満のモノマーB.10(「10」は10個の炭素原子を含有するセバシン酸を表す)と、11−アミノウンデカン酸から形成された20モル%超のコモノマーとを含む、PA 11/B.10。B.10のモル比は>0%であり、PA 11のモル比は<100%である。
PAam2:80モル%超のモノマーB.10(ここで「10」は10個の炭素原子を含むセバシン酸を表す)と、び11−アミノウンデカン酸から形成された20モル%未満のコモノマーとを含み、溶液中で低粘度(1.10未満)を示す、PA 11/B.10。PA 11のモル比は> 0%であり、B.10のモル比は<100%である。
PAam3:80モル%超のモノマーB.10(ここで「10」は10個の炭素原子を含むセバシン酸を表す)と、11−アミノウンデカン酸から形成された20モル%未満のコモノマーとを含み、溶液中、標準の粘度(1.10超)を示すPA 11/B.10。PA 11のモル比は>0%であり、B.10のモル比は<100%である。
PAam4:60モル%超のコモノマーB.I(ここで「I」はイソフタル酸を表す)と、B.T(ここで「T」はテレフタル酸を表す)及びラクタム12から形成される40モル%未満のコモノマーとを含む、PA 12/B.I/B.T。PA 12コモノマーのモル比は>0%であり、B.I及びB.Tのモル比は<100%である。
これらのポリアミドは、国際出願公開第2009153534号パンフレットの20頁、12行目から21頁、9行目に記載された方法に従って調製される。
− 使用されるガラスファイバー:欧州特許第2169008号に対応する、Asahi Fiber Glass Company製造のもの、またはAGYから市販されるS−2(登録商標)ガラスファイバー。
− 使用される半結晶性ポリアミド:
PAsc:溶液中の粘度が1.30未満のPA 11。(Arkema社の方法に従って測定された固有粘度:25℃、クレゾール中、0.5g/dl)。
PAsc2:溶液中の粘度が1.30超のPA 11。
− 使用されるPEBA:PA 12 - PTMG
(PA−PEブロックの数平均分子量:2000−1000)。
上述の全てのPA及びPEBAはArkema社から市販されている。
透明度特性:透過率及びヘイズは、2mmの厚さを有するシート上で測定される。透明度特性は、用いられる、かつ表1に示される基準に従い、標準化された試験片上で試験される。
例えば組成物の流れの長さのような流れ又は流動性特性(MVR)は、同一のスパイラルフロー試験条件(スクリューの回転速度、射出地点におけるノズルの送出し温度など)下、表3でも測定される。
これらのシート及び試験片は、上記指定され、かつ表2及び3に示される組成物と予め乾式混合された、PAam、PAsc、ガラス充填材及び任意選択的にPEBAならびに添加剤の顆粒から出発する、射出成形によって得られる。
示されるパーセンテージは重量によるものである。
表1から3は、比較実施例1から4(Cp 1からCp 4)とは対照的に、本発明に従った実施例1から10(Ex.1からEx.10)のみが、高い透明度(透過率についてはISO規格 13468−2:2006に準拠し、ヘイズについてはASTM規格D1003−97(A)に準拠しKonica−Minolta 3610d分光光度計を使用して測定して、2mmの厚さを有するシート上、560nmにおいて75%を超える透過率及び15%未満のヘイズ)と、より良好な流動性(10を超えるMVR)とを兼ね備えることを示している。
Figure 0006515114
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Claims (31)

  1. 透明なポリアミド系組成物であって、組成物の全重量に対して、
    − 5.0から30.0重量%の半結晶性ポリアミド、
    − 20.0から80.0重量%の少なくとも1種類の非晶質で透明かつ少なくとも部分的に脂環式のポリアミド、
    − 5.0から30.0重量%のガラス充填材、
    及び、任意選択的に:
    − 0.0から5.0重量%の、ポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを含むコポリマー
    − 0.0から5.0重量%の添加剤、
    を含む組成物。
  2. 半結晶性ポリアミドが、PA 4.10、PA 4.T、PA 6、PA 6.6、PA 4.6、PA 6.10、PA 6.12、PA 11、PA 12、PA 9.10、PA 9.12、PA 9.13、PA 9.14、PA 9.15、PA 9.16、PA 9.18、PA 9.36、PA 10.10、PA 10.12、PA 10.13、PA 10.14、PA 12.10、PA 12.12、PA 12.13、PA 12.14、PA 6.14、PA 6.13、PA 6.15、PA 6.16、PA 6.18、PA MXD.6、PA MXD.10、PA 12.T、PA 10.T、PA 9.T、PA 18.T、PA 6.T/6.6、PA 6.6/6.T/6.I、PA 6/6.T及びこれらの混合物から選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. ガラス充填材が、重量%で表して、充填材の全重量に対して、60.0から65.5%の二酸化ケイ素(SiO)、23.0から25.0%の酸化アルミニウム(Al)、0.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、0.0から9.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から1.0%の酸化ジルコニウム(Zr)、0.0から5.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、6.0から11.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から5.0%の酸化リチウム(LiO)、0.0から0.1%の酸化ナトリウム(NaO)、0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)及び0.0から0.1%の酸化鉄(Fe)を含む、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. ガラス充填材が、酸化物に関して重量%として表して、充填材の全重量に対して、68.0から74.0%の二酸化ケイ素(SiO)、2.0から5.0%の酸化アルミニウム(Al)、2.0から5.0%の酸化ホウ素(B)、2.0から10.0%の酸化カルシウム(CaO)、0.0から5.0%の酸化亜鉛(ZnO)、0.0から5.0%の酸化ストロンチウム(SrO)、0.0から1.0%の酸化バリウム(BaO)、1.0から5.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から5.0%の酸化リチウム(LiO)、5.0から12.0%の酸化ナトリウム(NaO)及び0.0から10.0%の酸化カリウム(KO)を含み、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)及び酸化カリウム(KO)の合計量が8.0から12.0%まで変化する、請求項1又は2に記載の組成物。
  5. ガラス充填材と本発明の組成物の屈折率の差が、589nmの波長を有する光に関して0.006以下であり;486nmの波長を有する光に関して0.006以下であり、かつ656nmの波長を有する光に関して0.006以下であり;ポリアミド組成物が、2mmの厚さを有するシートへと成形される場合に、75%以上、特に85%以上の透過率、及び15%未満のヘイズを有することを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載の組成物。
  6. ガラス充填材が、酸化物に関して重量%として表して、83.0から90.5%の、二酸化ケイ素(SiO)と酸化アルミニウム(Al)の合計含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5のいずれか一項に記載の組成物。
  7. ガラス充填材が、酸化物に関してガラス充填材の重量%として表して、60.0から65.5%の二酸化ケイ素(SiO)の合計含量を有することを特徴とする、請求項1から3、5及び6のいずれか一項に記載の組成物。
  8. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、0.0から0.1%のNaO含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5から7のいずれか一項に記載の組成物。
  9. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、23.0から25.0%のAl含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5から8のいずれか一項に記載の組成物。
  10. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、0.0から9.0%のCaO含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5から9のいずれか一項に記載の組成物。
  11. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、6.0から11.0%のMgO含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5から10のいずれか一項に記載の組成物。
  12. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、0.0から5.0%のB含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5から11のいずれか一項に記載の組成物。
  13. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、0.0から0.1%の、酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)及び酸化カリウム(KO)の合計含量を有することを特徴とする、請求項1から3及び5から12のいずれか一項に記載の組成物。
  14. ガラス充填材が、酸化物に関してガラス充填材の重量%として表して、71.0から76.0%の、二酸化ケイ素(SiO)と酸化アルミニウム(Al)の合計含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4及び5のいずれか一項に記載の組成物。
  15. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、68.0から72.0%の二酸化ケイ素(SiO)含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14のいずれか一項に記載の組成物。
  16. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、8.0から11.0%のNaO含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5、14及び15のいずれか一項に記載の組成物。
  17. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、2.0から4.0%のAl含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14から16のいずれか一項に記載の組成物。
  18. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、6.0から9.0%のCaO含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14から17のいずれか一項に記載の組成物。
  19. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、1.0から3.0%のMgO含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14から18のいずれか一項に記載の組成物。
  20. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、2.0から4.0%のB含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14から19のいずれか一項に記載の組成物。
  21. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、4.0から10.0%の酸化カルシウム(CaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化ストロンチウム(SrO)及び酸化バリウム(BaO)の合計含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14から20のいずれか一項に記載の組成物。
  22. ガラス充填材が、ガラス充填材の全重量に対して、8.0から11.0%の酸化リチウム(LiO)、酸化ナトリウム(NaO)及び酸化カリウム(KO)の合計含量を有することを特徴とする、請求項1、2、4、5及び14から21のいずれか一項に記載の組成物。
  23. ガラス充填材が酸化チタン(TiO)を含まないことを特徴とする、請求項1から22のいずれか一項に記載の組成物。
  24. 非晶質ポリアミド樹脂組成物が、組成物の全重量に対して5.0から30.0重量%のガラス充填材含量を有することを特徴とする、請求項1から23のいずれか一項に記載の組成物。
  25. ガラス充填材が、ガラスファイバー、ガラス粉末、ガラスフレーク、ミルドファイバー、ガラスビーズ及びこれらの混合物からなる群から選択される少なくとも1種類の成分を含むことを特徴とする、請求項1から24のいずれか一項に記載の組成物。
  26. 着色剤、特に顔料、染料、エフェクト顔料、例えば回折顔料、干渉顔料、例えばパール光沢剤、反射顔料及びこれらの混合物;UV安定剤、老化防止剤、酸化防止剤;流動化剤、耐磨耗剤、離型剤、安定剤;可塑剤、耐衝撃性改良剤;界面活性剤;光沢剤;充填剤、例えばシリカ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、膨張グラファイト、酸化チタン;繊維;ワックス;及びこれらの混合物から選択される少なくとも1種類の添加剤を追加的に含むことを特徴とする、請求項1から25のいずれか一項に記載の組成物。
  27. 顆粒又は粉末を形成するための請求項1から26のいずれか一項に記載の組成物の使用。
  28. 成形された透明なフィラメント、管、フィルム、シート及び/又は物品の製造のための請求項27に記載の顆粒の使用。
  29. 請求項1から26のいずれか一項に記載のポリアミド組成物の成形、射出成形、押出成形、共押出成形、ホットプレス、マルチ射出成形、回転成形、焼結及び/又はレーザー焼結によって製造されることを特徴とする、ポリアミド系の成形品。
  30. ガラス充填材で強化された透明物品の製造方法であって、
    − 半結晶性ポリアミドを供給する工程;
    − 前記半結晶性ポリアミドを、少なくとも1種類の透明な非晶質PA及び少なくとも1種類のガラス充填材ならびに任意選択的に少なくとも1種類の、ポリエーテルブロックとポリアミドブロックとを含むコポリマー、及び/又は少なくとも1種類の添加剤と混合して、請求項1から26のいずれか一項に記載の組成物を製造する工程;
    − 50から120℃、好ましくは60から100℃、好ましくは60から95℃の範囲内の温度T0で、特に金型又はダイス内で、組成物を加工する工程;
    − 及びその後、透明物品を回収する工程
    を含む方法。
  31. ガラス、フレーム及び/又はレンズなどの透明な装置、弾道用窓ガラス(ballistic glazing)、透明なシート、ヘルメット、バイザー、シールド、防護服;スポーツ用装置;時計用ガラス;宇宙用機器、特に衛星又はスペースシャトル装置;風防ガラス、窓ガラス、舷窓、コックピット、航空機のキャノピー、窓、窓ガラスなどの航空又は自動車装置、特に車又は構造物用、スポットライト又はヘッドライト用ガラス;ディスプレイウィンドウ用ガラス、特に広告、電子又はコンピュータ用ガラス;スクリーン部品;熱、ソーラー又は光起電のパネル用のガラス;建設、家具、電気器具又は装飾的な産業用の物品;ゲーム及びおもちゃ産業用;靴のヒール又は宝石などのファッション産業用;テーブル、座席シート又はアームチェア部品などの家具産業用;化粧又は製薬産業のための展示、包装、収納、箱、容器又はフラスコ物品又は部品、香料用物品;手荷物;輸送の間の保護のための部品;コンピュータ、電子又は通信機器、特に電話の保護シェルの製造のための、請求項1から26のいずれか一項に記載の組成物の使用。
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