JP7341989B2 - 低シリカ含有量を有するガラス充填材を含む透明なポリアミド系組成物 - Google Patents

低シリカ含有量を有するガラス充填材を含む透明なポリアミド系組成物 Download PDF

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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有用な、新規の透明な熱可塑性ポリマー組成物に関する。
そのような組成物は、自動車、照明又は光学素子、電気、電子及び電気通信機器、特に携帯電話などのモバイル機器に使用される透明な物品の製造に有用である。
非晶質ポリアミド(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、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む非晶質ポリアミド樹脂組成物について記載されている。この組成物は、ほぼ65%の透過率及びほぼ25%のヘイズを示す成形物品(2mmの厚さを有するシート)を得ることを可能にする。しかしながら、そのような性能は、いくつかの用途には依然として不十分である。加えて、これらの強化非晶質ポリアミドの、150℃を超える高いガラス転移温度(Tg)は、それらの処理(特に射出成形)をより困難にする可能性があり、特に材料の収縮を誘発し得る。
国際公開第2015/132510号は、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を含む、優れた透明性を有するポリアミド系組成物を開示している。言及されるガラス充填材はS2ガラスのようなものであり、ガラスは、総重量に対して、68-74%のシリカ、2-5%の酸化アルミニウム、2-5%の酸化ホウ素、2-10%の酸化カルシウム、0-5%の酸化亜鉛、0-5%の酸化ストロンチウム、0-1%の酸化バリウム、1-5%の酸化マグネシウム、0-5%の酸化リチウム、5-12%の酸化ナトリウム及び0-10%の酸化カリウムを含有し、酸化リチウム、酸化ナトリウム、及び酸化カリウムの総量は8-12%である。
しかしながら、透明性が改善されている、特に透過率が高く、ヘイズが低い硬質材料が依然として必要である。
処理が容易であり、特に20wt%以上の高い充填材含有量でも良好な流動性を有するそのような材料がさらに必要である。
したがって、本発明の目的は、改善された透明性、特に改善された透過率及び/又はヘイズを有する、ガラスを充填した透明な熱可塑性組成物を提供することである。
本発明の別の目的は、改善された流動性を示し、したがって高い充填材含有量を可能にするような組成物を提供することである。
そのような目的は、充填材の総重量に対して重量%で表される場合に、60.0重量%未満のシリカ(SiO)及び5.0重量%超の酸化ホウ素(B)を含むガラス製の充填材を含む、半結晶性及び非晶質ポリアミドに基づく透明な組成物により達成される。
実際、上記のようなガラス充填材は、高い透過率及び非常に低いヘイズにより証明されるような優れた透明性を有する硬質ポリアミド系組成物を調製するのに使用することができることが、驚くべきことに発見された。
したがって、本発明の第1の態様は、
- 5.0から40.0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、
- 0.0から5.0重量%のPEBA、
- 0.0から5.0重量%の添加剤、及び
- 5.0から50.0重量%、好ましくは10.0から40.0重量%、好ましくは20.0から30.0重量%のガラス充填材
を含み、
ガラス充填材が、充填材の総重量に対して重量%で表される場合に、60.0重量%未満のシリカ(SiO)及び5.0重量%超の酸化ホウ素(B)を含む、
ポリアミド系組成物を対象とする。
特に好ましいものは、ガラス充填材が、充填材の総重量に対して重量%で表される場合に、52.0から57.0%のシリカ(SiO)、13.0から17.0%の酸化アルミニウム(Al)、15.0から21.5%の酸化ホウ素(B)、2.0から6.0%の酸化カルシウム(CaO)、2.0から6.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から0.6%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)、及び1.0から4.0%の二酸化チタン(TiO)、及び0.2から2.0%のフッ素(F)を含むような組成物である。
好ましくは、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 11/10.T、PA 11/6.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なる群より選択される。
有利には、非晶質ポリアミドは、PA MACM.12、PA PACM.12、PA MACM.12/PACM.12、PA 11/MACM.14、PA 11/MACM.10、PA 12/MACM.I、PA 12/MACM.T、12/MACM.I/MACM.T、PA 6.I/6.T、PA 6.I/6.T/MACM.I、PA 6.I/MACM.I/PACM.I/12、PA 6.I/6.T/MACM.I/MACM.T/PACM.I/PACM.T/12、PA 11/MACM.I、11/MACM.T及びこれらの混合物からなる群より選択される。
好ましくは、ガラス充填材と樹脂成分の屈折率の差は、589nmの波長の光に関して0.006以下である。
有利には、組成物は、1mmの厚さを有するプレートに成形されるとき、ISO規格13468-2:2006に従って測定される場合、少なくとも85%の560nmでの透過率を有する。
好ましくは、組成物は、1mmの厚さを有するプレート成形されるとき、ASTM規格D1003-97(A)に従って測定される場合、15%未満のヘイズを有する。
ガラス充填材は、特に、ガラス繊維、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より選択され得る。ガラス繊維が特に好ましく、その中でも扁平繊維が特に好ましい。
本発明による組成物は、特にペレット又は粉末の形態であり得る。
第2の態様によれば、本発明は、
- 半結晶性ポリアミド、非晶質ポリアミド、ガラス充填材及び任意の成分を適切な量で混合すること
を含む、上記の透明な組成物の製造のための方法に関する。
第3の態様によれば、本発明は、特に成形、射出成形、押出成形、共押出成形、ホットプレス、多材射出成形、回転成形又は焼結、特にレーザー焼結による、透明な物品の製造のための上記の透明な組成物の使用に関する。
第3の態様によれば、本発明は、
- 前記半結晶性ポリアミドを前記非晶質ポリアミド及び前記ガラス充填材及び任意の成分と混合して、上記の透明な組成物を得る工程;
- 透明な組成物を処理する工程;及び
- 透明な物品を回収する工程
を含む、透明な物品を製造するための方法に関する。
最後の態様によれば、本発明は、上記の組成物でできた透明な物品に関する。そのような物品は、特に、電気又は電子機器、特に携帯電話やラップトップ等のモバイル機器;光学機器、スポーツ用品;精密機器;宇宙機器、特に衛星又はスペースシャトル機器;航空又は自動車機器;ディスプレイ;スクリーン;熱、太陽又は光起電性パネル;建設物品;装飾物品;ゲーム;玩具;ファッション物品;家具;包装又は荷物に含まれ得る。
定義
本明細書内では、用語「透明な」とは、以下を示す材料を意味するものと理解されたい。
- 1mmの厚さを有するプレート上、560nmで少なくとも80%に等しい、特に85%に等しい、最も好ましくは90%超の透過率(ISO規格13468-2:2006に従って測定)、
- 1mmの厚さのプレート上、20%未満、特に15%未満、最も好ましくは10%未満のヘイズ(ASTM規格D1003-97(A)に従って測定)。
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、又は収縮を意味するものと解されるべきである。ヘイズは、組成物の透明性、美的外観及び表面の光沢に悪影響を及ぼす可能性がある。
用語「半結晶性ポリアミド」は、少なくとも30J/gの融解エンタルピーを有するポリアミドを意味する。ポリアミドの融解エンタルピーは、試料の第2の加熱時の示差走査熱量測定(DSC)を使用して、ISO規格11357-3:2013に従って測定され得る。
用語「非晶質ポリアミド」は、30J/g未満の融解エンタルピーを有するポリアミドを意味する。ポリアミドの融解エンタルピーは、試料の第2の加熱時のDSCを使用して、ISO規格11357-3:2013に従って測定され得る。
用語「ガラス充填材」は、任意のガラス充填材、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ものを意味すると理解される。好ましいガラス充填材は、非晶質ポリアミドの屈折率と本質的に一致する屈折率を有する。
用語「NEガラス」は、特に低誘電率及び誘電正接を有するガラス繊維の製造に使用されるガラスの種類を指す。日東紡績株式会社の欧州特許1086930B1に記載されるように、そのようなガラスは以下の組成:53-57重量%のシリカ(SiO)、13-16重量%の酸化アルミニウム(Al)、15.0-19.5重量%の酸化ホウ素(B)、3.0-6重量%未満の酸化マグネシウム(MgO)、2-5重量%の酸化カルシウム(CaO)及び1-4重量%の二酸化チタン(TiO)、0-0.2重量%の酸化リチウム(LiO)、0-0.2重量%の酸化ナトリウム(NaO)、0-0.2重量%の酸化カリウム(KO)及び0.2-1重量%のフッ素(F)を有し、MgO及びCaOの含有率は7-10%、LiO、NaO及びKOの含有率は0.2-0.5%である。
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。実際には、ポリアミドの繰り返し単位は、二酸とジアミンの組み合わせで構成されており、モノマーは、前記ジアミンと二酸の組み合わせ、つまり、ジアミン.二酸対(等モル量)で表される。実際には、二酸又はジアミンは、個別に、単なる構造単位であり、それ自体は重合することができない。
最も広い定義では、本発明は、
- 半結晶性ポリアミド;
- 非晶質ポリアミド;及び
- 充填材の総重量に対して重量%で表される場合に、60.0重量%未満のシリカ(SiO)及び5.0重量%超の酸化ホウ素B)を含むガラス充填材
を含む透明な組成物を対象とする。
そのようなガラス充填材はそれ自体知られているが、これらのガラス充填材が、透明なポリアミド系組成物に含まれるとき、S2ガラスなどの従来のガラス充填材で強化された同様の樹脂組成物と比較して、改善された透過率及びヘイズ値を示すことを発見することはかなり予想外であった。
したがって、第1の態様によれば、本発明は、組成物の総重量に対して、
- 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%、好ましくは30.0から70.0重量%、好ましくは40.0から60.0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50.0重量%、好ましくは10.0から40.0重量%、好ましくは20.0から30.0重量%のガラス充填材
を含み、
ガラス充填材が、充填材の総重量に対して重量%で表される場合に、60.0重量%未満のシリカ(SiO)及び5.0重量%以上の酸化ホウ素(B)を含む、
透明な組成物を対象とする。
半結晶性ポリアミド
本発明の透明な組成物に存在する半結晶性ポリアミドは、ホモポリアミド又はコポリアミドであり得る。半結晶性ポリアミドは、脂肪族ポリアミド、半芳香族ポリアミド又はこれらの混合物であり得る。
直鎖状脂肪族ポリアミドが特に好ましい。大きな球晶が存在するため、そのようなポリアミドの透過率は、概して、1mmの厚さを有するプレートに関して560nmで80%未満である(ISO規格13468-2:2006に準拠)。
特に、本発明で使用さ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、PA 6/6.T、PA 11/10.T、PA 11/6.Tランダム及び/又はブロックコポリマー並びにこれらの混合物からなる群より選択され得る。
特に好ましい半結晶性ポリアミドは、PA 11、PA 12、PA 10.10、ランダム及び/又はブロックコポリマー並びにこれらの混合物である。
本発明による組成物は、一、二又はそれ以上の異なる半結晶性ポリアミドを含み得る。一又は二の異なる半結晶性ポリアミドを含む組成物が好ましい。
半結晶性ポリアミドは、本発明による透明な組成物の総重量に関して、5%から40重量%、好ましくは10%から30重量%、好ましくは10%から20重量%を占める。
非晶質ポリアミド
本発明の透明な組成物に存在する非晶質ポリアミドは、ホモポリアミド又はコポリアミドであり得る。それらは好ましくは、脂肪族ポリアミド、脂環式ポリアミド、芳香族ポリアミド及びこれらの混合物から選択される。
非晶質ポリアミドは、概して、硬質(曲げ弾性率ISO>1300MPa)であり、75℃を超えるガラス転移温度Tgを有するため、60℃で熱変形しない。しかしながら、ISOのノッチ付きシャルピー衝撃に関するそれらの耐衝撃性は、耐衝撃性が改良されたポリアミドと比較して低い。さらに、それらの耐化学性は、特に非晶質性のために優れていない。
適切な非晶質ポリアミドは、欧州特許第1595907号及び国際公開第09/153534号に記載されている。非晶質ポリアミドの例としては、PA MACM.10、PA MACM.12、PA MACM.14、PA MACM.16、PA MACM.18、PA PACM.12、PA MACM.12/PACM.12、PA 11/MACM.14、PA 11/MACM.10、PA 12/MACM.I、PA 12/MACM.I/MACM.T、PA 6.I/6.T、PA 6.I/6.T/MACM.I、PA 11/MACM.I、ランダム及び/又はブロックコポリマー並びにそれらの混合物が挙げられる。
一実施態様では、本発明の組成物は、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。そのような混合物は、好ましくは、10から80重量%の脂肪族非晶質ポリアミド及び20から90重量%の芳香族非晶質ポリアミドを含む。
別の実施態様では、非晶質ポリアミドは非芳香族である。実際には、芳香族非晶質ポリアミドは概して、組成物のTgを上昇させ、したがって、より高い処理温度を必要とし、したがって組成物の他の成分の分解のリスクの増加を示す。
本発明の好ましい実施態様によれば、非晶質ポリアミドは、50mol%超、特に70mol%超、さらにより好ましくは80mol%超、特に90mol%超、特に100mol%の少なくとも一の脂環式ジアミン及び少なくとも一の脂肪族ジカルボン酸の等モル組み合わせを含む。
少なくとも一の脂肪族ジカルボン酸は、好ましくは、50mol%超の直鎖状脂肪族ジカルボン酸を含む。好ましくは、前記直鎖状脂肪族ジカルボン酸は、10から36個の炭素原子、特に10から18個の炭素原子を有する。脂肪族ジカルボン酸は、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及びこれらの混合物から選択され得る。非晶質ポリアミドのそのような特定の組成は、560nmで少なくとも85%、さらには90%以上の透過率の達成を可能にする。
しかしながら、少なくとも一つの脂肪族ジカルボン酸は、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。
少なくとも一つの脂肪族ジカルボン酸は、脂環式でもあり得る。そのような脂環式ジカルボン酸の例には、1、4-シクロヘキサンジカルボン酸及び1、3-シクロヘキサンジカルボン酸が含まれる。
さらに、非脂肪族ジカルボン酸は、非晶質ポリアミドのモノマー組成に寄与し得る。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)、ナフタレンジカルボン酸及びこれらの混合物から好ましくは選択され得る。一実施態様では、非脂肪族ジカルボン酸は、非晶質ポリアミドのジカルボン酸モノマーの合計に対して、最大で15モル%の割合で存在する。
適切な脂環式ジアミンは、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」又は「P」と略される)、2,2-ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)プロパン(MACP)、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)、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン(BAC)、及びそれらの混合物を含む。
有利には、単一の脂環式ジアミン、特にビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン(BMACM)又はビス(p-アミノシクロヘキシル)メタン(PACM)が、非晶質ポリアミドの調製のためのジアミンとして使用される。
しかしながら、特定の実施態様によれば、少なくとも一つの非脂環式ジアミンは、非晶質ポリアミドのジアミンモノマーの組成にも含まれ得る。そのような非脂環式ジアミンは、好ましくは、非晶質ポリアミドのジアミンモノマーに対して、最大30モル%の割合で存在する。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得る。少なくとも一つのCからCアルキル基(1から3個の炭素原子を有する)で分岐された非脂環式ジアミンも存在しうる。適切な非脂環式分岐状ジアミンは、トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン、及び2-メチル-1,5-ペンタメチレンジアミンを含む。
非晶質ポリアミドは、50モル%までの少なくとも1種の、上記の前記主な等モルの組み合わせとは異なるポリアミドコモノマーをさらに任意選択的に含み得る。前記少なくとも一つの異なるコモノマーは、ラクタム、α,ω-アミノカルボン酸、上記以外のジアミン.二酸組み合わせ、及びそれらの混合物から選択され得る。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得る。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得る。好ましくは、非晶質ポリアミドは、30モル%未満、好ましくは20モル%未満、特に10モル%未満の前記異なるポリアミドコモノマーを含む。
非晶質ポリアミドの好ましい例は、特に:ポリアミド PA MACM.12、PA PACM.12、PA MACM.12/PACM.12、PA 11/MACM.14、PA 11/MACM.10、PA 12/MACM.I、PA 12/MACM.T、12/MACM.I/MACM.T、PA 6.I/6.T、PA 6.I/6.T/MACM.I、PA 6.I/MACM.I/PACM.I/12、PA 6.I/6.T/MACM.I/MACM.T/PACM.I/PACM.T/12、PA 11/MACM.I、11/MACM.T及びこれらの混合物を含む。
市販されている非晶質ポリアミド、例えば、EMS Chemieにより製造されるGrilamid(登録商標)TR55、Grilamid(登録商標)TR90、Evonik Degussa-Chemieにより製造されるTrogamid(登録商標)CX7323、アルケマにより製造されるRilsan(登録商標)Clear G170及びRilsan(登録商標)Clear G850が使用され得る。
樹脂組成物の屈折率は、589nmの波長を有する光に関して、好ましくは1.505から1.545、さらにより好ましくは1.507から1.540、特に1.508から1.520である。
前記非晶質ポリアミドは、本発明による組成物の総重量に対し、20重量%から80重量%、好ましくは30重量%から70重量%、特に40重量%から60重量%を占める。
PEBA
本発明による組成物は、さらに、0.0から5.0%、好ましくは1.0から4.0%、特に2.0から3.0重量%の、PEブロック及びPAブロックを含む少なくとも一つのコポリマー(以下「PEBA」という用語で表す)を含み得る。
「PEBA」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含む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。
ポリアミドブロックの数平均モル質量Mn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。
前記ポリエーテルブロックは、コポリマーの総重量に関して、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%を占める。
ポリエーテルブロックの数平均分子量は、200から1000g/モルの間(境界値は除外)、好ましくは400から800g/モルの範囲内(境界値を含む)、好ましくは500から700g/モルである。
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)及びこれらの混合物又はこれらのコポリマーから選択される、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)が使用され得る。
前記少なくとも1種類のポリエーテルブロックは、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。
ポリアミドのPEBAとの適合性を最適化するためには、非晶質ポリアミドの化学組成がPEBAのポリアミドブロックの一つと一致することは、有利であり得る。
概して、組成物へのPEBAの添加は、その透明性を保持しつつ、組成物の加工性を改善する:流動性(又は流動能力)を改善し、延性を改善する。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。
本発明の組成物に使用される半結晶性ポリアミド、非晶質ポリアミド及び任意選択的にPEBAは、好ましくは、実質的に同じ屈折率を有する。屈折率を調整するために、PEBA及びポリアミドの合成に使用される出発材料を変更することが可能である。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ポリアミド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タイプの一連のポリアミドでは、Yが長くなるほど屈折率はより低下する。直鎖状の脂肪族ポリアミドでは、単位中のCHの数が増えるほど屈折率はより低下する。
ガラス充填材
本発明によれば、透明な組成物に存在するガラス充填材は、60.0重量%未満、好ましくは52.0-57.0重量%のシリカ(SiO)含有率及び5.0重量%超、特に15.0-21.5重量%の酸化ホウ素含有率を有する。
好ましくは、ガラス充填材は、8.0から22.0重量%、特に10.0から20.0重量%、より具体的には13.0から17.0重量%の間のアルミナ(Al)含有率を有する。好ましくは、ガラス充填材は、0.0から10.0重量%、特に1.0から8.0重量%、より具体的には2.0から6.0重量%の間の酸化マグネシウム(MgO)含有率をさらに有する。有利には、ガラス充填材は、0.0から10.0重量%、特に1.0から8.0重量%、より具体的には2.0から6.0重量%の間の酸化カルシウム(CaO)含有率を有する。好ましくは、ガラス充填材は、0.0から10.0重量%、特に0.5から5.0重量%、より具体的には1.0から4.0重量%の間の二酸化チタン(TiO)含有率をさらに有する。
好ましくは、ガラス充填材は、0.0から5.0重量%、特に0.5から3.0重量%、より具体的には0.2から2.0重量%のフッ素(F)含有率を有することをさらに特徴とする。さらに、ガラス充填材は、好ましくは0.0から3.0重量%、特に0.0から1.0重量%、より具体的には0.6重量%未満の酸化リチウム、酸化ナトリウム及び酸化カリウム(LiO+NaO+KO)の組み合わせ含有率を有する。
特に好ましい実施態様によれば、ガラス充填材は、上記の鉱物を本質的に含む(さらにはそれからなり得る)。しかしながら、ガラス充填材は、上記の成分以外の一又は複数の成分、例えばBa、Zn、Sr、Fe、Co、Ni、Sn、Zr又はMo等の金属の酸化物もさらに含み得る。
ガラス充填材の屈折率は、有利には、上記の樹脂組成物の屈折率と本質的に一致する。好ましくは、上記のガラス充填材は、589nmの波長を有する光に関して、1.505から1.545、特に1.507から1.540の屈折率を有する。
ガラス充填材の屈折率は、樹脂組成物の屈折率に合わせて適切に調整することができる。
ガラス充填材の屈折率が所望の屈折率より小さい場合には、例えば、シリカ(SiO)の一部を酸化カルシウム(CaO)で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%のシリカ(SiO)が0.4%の酸化カルシウム(CaO)で置き換えられる場合、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で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)が0.5%の酸化ナトリウム(NaO)に置き換えられる場合、ガラス充填材の屈折率はおよそ0.002だけ低下する。
一実施態様では、ガラス充填材と樹脂組成物との間の屈折率の差は、589nmの波長を有する光に関して、0.010以下、好ましくは0.006以下、特に0.002、最も好ましくは0.001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。
本発明において、ガラス充填材は、ガラス繊維、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を含み得る(これらからなる場合もある)。
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、ISO規格13320-1:2009に準拠して、レーザー回折粒径分析器を使用して決定して、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繊維の撚糸を微粉砕することによって製造することができる。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。
上記のガラス充填材の中でも、ガラス繊維が、その機械的強度のため、好ましい。ガラス繊維の直径は、好ましくは5から50μmであり、好ましくは10から45μmである。ガラス繊維は、100μmから10mm、特に1から6mmの好ましい平均長さをさらに有する。
ガラス繊維は、円形又は非円形断面積を有し得る。扁平繊維とも呼ばれる、非円形断面積を有する繊維が、好ましい。
実際、扁平繊維は流動性の改善を可能にすることが観察された。高い流動性を有する組成物は、製造及び変形がより容易である。したがって、他のガラス充填材、特に円形断面積を有するガラス充填材と比較して、より高い割合の扁平ガラス繊維を添加することが可能である。より高い充填材含有率を有する組成物は、概して、より高い強度を示す。扁平ガラス繊維は、滑らかな表面をさらにもたらし、したがって高光沢の組成物につながる。
扁平繊維は、二つの直径a及びbにより記載される。好ましくは、扁平繊維の小さい方の直径aは、3から15、より好ましくは5から10μmである。扁平繊維の大きな方の直径bは、好ましくは5から25、より好ましくは10から15μmである。
ガラス繊維は、連続的なガラス繊維につい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。
特に好ましいガラス充填材は、日東紡績により販売される扁平NEガラス繊維である。
有利には、ガラス充填材は、樹脂組成物に対する親和性及び接着を増加させるために、カップリング剤で表面処理される。ガラス充填材と樹脂組成物との間の良好な親和性は、ボイド形成により引き起こされる成形製品の透明性の任意の減少を防止する。
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得る。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間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。
本発明によれば、ポリアミド組成物中のガラス充填材の含量は、組成物の総重量に対して、5.0から50.0重量%であり、特に10.0から40.0%、好ましくは20.0から30.0重量%である。
ポリアミド組成物中のガラス充填材の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組み合わせた成形製品を製造することが可能である。
本発明の組成物中の半結晶性ポリアミド、非晶質ポリアミド及び任意選択的に他のポリマーは、好ましくは、実質的に同じ屈折率を有する。屈折率を調整するために、それぞれのポリマーの合成に使用される出発材料を変更することが可能である。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。Yが脂肪族二酸であるMACM.Yタイプの一連のポリアミドでは、Yが長くなるほど屈折率はより低下する。直鎖状の脂肪族ポリアミドでは、単位中のCHの数が増えるほど屈折率はより低下する。
添加剤
有利には、上に規定される組成物は、0.0から5.0重量%、好ましくは0.5から4%、好ましくは1から3重量%の添加剤をさらに含み得る。
添加剤は、ポリマーの分野で使用される任意の従来添加剤であり得る。特に、添加剤は、着色剤、特に顔料及び染料;UV安定剤;アンチエイジング剤;酸化防止剤;流動化剤;耐摩耗剤;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;ガラス繊維ではない繊維;ワックス;及びこれらの混合物からなる群より選択され得る。
顔料は、特に、回折顔料などのエフェクト顔料、真珠光沢剤などの干渉顔料、反射顔料、及びそれらの混合物であり得る。
上記のガラス充填材以外の充填材は、特に、シリカ、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、膨張グラファイト及び酸化チタンを含む。
製造及び使用の方法
本発明の透明なポリアミド系組成物は、当該技術分野で知られる方法を使用して容易に製造され得る。
第2の態様によれば、本発明は、したがって、
- 半結晶性ポリアミド、非晶質ポリアミド、ガラス充填材及び任意の成分を適切な量で混合する工程
を含む、本発明の組成物の製造のための方法を対象とする。
原則として、成分の導入順序は重要ではない。したがって、原料はいかなる順序で添加されてもよい。
混合工程は、成分を乾式混合することにより行うことできる。あるいは、混合は、様々な成分をコンパウンディングすることにより行ってもよい。乾式混合は、より便利であり、さらに汚染のリスクをあまり伴わないため、好ましい。
その後、本発明による組成物は、さらに処理され、特にペレット又は粉末に変形され得る。
ペレットは、特に押出成形により製造され得る。
ペレットは、続いて粉末に還元され得る。レーザー回折粒径分析計を使用して決定される場合の粉末の平均直径は、好ましくは1から1000μm、好ましくは50から800、さらにより好ましくは100から600、特に200から400μmの範囲内である。そのような粉末は、低温粉砕及び微粒化等の従来技術により製造され得る。
ペレット又は粉末の形態の本発明の組成物は、ポリマーを成形してフィラメント、パイプ、フィルム又はシート、プレート、又は他の透明な物品を製造するための従来の方法に使用することができる。樹脂組成物とガラス充填材の屈折率の優れた一致は、非常に高い透明度を有する物品の獲得を可能にする。
第3の態様によれば、本発明は、よって、透明な物品を製造するための上記の組成物の使用も対象とする。
透明な物品は、特に成形、射出成形、押出成形、共押出成形、ホットプレス、多材射出成形、回転成形、又は焼結、特にレーザー焼結により製造され得る。
第4の態様によれば、本発明は、
- 前記半結晶性ポリアミドを前記非晶質ポリアミド及び前記ガラス充填材及び任意の成分と混合して、本発明の透明な組成物を得る工程;
- 透明な組成物を処理する工程;及び
- 透明な物品を回収する工程
を含む、透明な物品を製造するための方法を対象とする。
加工工程は、ポリマーを成形するための従来の方法、例えば、成形、射出成形、押出成形、共押出成形、ホットプレス、多材射出成形、回転成形、焼結、特にレーザー焼結を使用して行われ得る。
成形、射出成形又は押出成形による物品の製造に関しては、ペレットの形態の本発明の組成物を使用することが好ましい。
レーザー焼結等の焼結又は回転成形による物品の製造に関しては、粉末の形態の本発明の組成物を使用することが好ましい。そのような粉末は、好ましくは400μm未満、さらにより好ましくは200μm未満の平均粒径を有する。
第5の態様によれば、本発明は、本発明の透明な組成物でできた物品を対象とする。
そのような物品は、優れた透過率及び低いヘイズを特に特徴とするような改善された透明性を示し得、したがって、電気又は電子機器、特に携帯電話やラップトップ等のモバイル機器;光学機器、スポーツ用品;精密機器;宇宙機器、特に衛星又はスペースシャトル機器;航空又は自動車機器;ディスプレイ;スクリーン;熱、太陽又は光起電性パネル;建設物品;装飾物品;ゲーム;玩具;ファッション物品;家具;包装又は荷物、好ましくは電気及び電子機器、例えばモバイル機器において重要であり得る。
より具体的には、物品は、ガラス、フレーム、レンズ、シート、窓ガラス、バイザー、シールド、窓、航空機のキャノピー、保護シェル又は包装であり得る。
さらにより具体的には、物品は、ガラス、フレーム及び/又はレンズ、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;スポーツ用品;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、特に携帯電話の保護シェルなどであり得る。
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。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粘度は、固有粘度であり、ISO規格307:2007に準拠してm-クレゾール中で測定されている。
1mmの厚さを有するプレート上で透明性(透過率及びヘイズ)を測定した。ヘイズはASTM規格D1003-97(A)に準拠して測定した。透過率は、ISO規格13468-2:2006に準拠して560nmで測定した。
Atago(Model NAR_1T SOLID)のAbbe屈折計で、589nm、23℃で、ガラス繊維を有する樹脂組成物について、屈折率を測定した。
使用する非晶質ポリアミド:
PAam1:80モル%超のMACM.10モノマー(「10」は10個の炭素原子を含有するセバシン酸を表す)と、20モル%未満の11-アミノウンデカン酸コモノマーとを含む、PA 11/B.10。MACM.10のモル比は>0%であり、PA 11のモル比は<100%である。溶液粘度は1.10未満である。
非晶質ポリアミドは、国際公開第2009/153534号の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した。
使用する半結晶性ポリアミド:
PAsc:0.97から1.10の溶液粘度を有するPA 10.10。
使用するガラス繊維:
日東紡績より販売されるNE扁平ガラス繊維(6.4×28.5ミクロンの平均直径及び3.2mmの平均長さを有する)又は
旭ファイバーグラス株式会社(AFG)により販売される円形ガラス繊維(15ミクロンの平均直径及び3mmの平均長さを有する)。
異なるガラス繊維の組成は、以下の表1に示す。
Figure 0007341989000001
PAam、PAsc、ガラス充填材のペレットの乾式混合物を射出成形し、プレート及び試験片を製造した。試験組成物の組成は、以下の表2に示す。
以下の射出パラメータを使用した:
バレル温度:295℃
成形温度:80℃
射出速度:60mm/秒。
Figure 0007341989000002
結果は、本発明による実施例1及び2の組成物は高い透明性(560nmで85%超の透過率及び560nmで15%未満のヘイズ)を有することを示す。
より具体的には、透過率は、先行技術による比較例Cp1及びCp2に匹敵するか又はそれらより良好である。
さらに、実施例1及び2は、比較例Cp1及びCp2と比較して、特に良好なヘイズ値を示す。
したがって、これらの実施例から、非晶質ポリアミドと半結晶性ポリアミドの両方を含む樹脂組成物と、60重量%未満のシリカ含有率及び5重量%以上の酸化ホウ素含有率を有するガラス、例えばNEガラスでできたガラス充填剤との組み合わせは、透明度が高い硬質組成物を提供し得るということになる。
そのような組成物は、透明度の高い物品の製造、特にモバイル機器等の電気及び電子機器にとって特に興味深い。

Claims (15)

  1. - 5.0から40.0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、
    - 0.0から5.0重量%のPEBA、
    - 0.0から5.0重量%の添加剤、及び
    - 5.0から50.0重量%のガラス充填材
    を含み、
    ガラス充填材が、充填材の総重量に対して重量%で表される場合に、52.0から57.0%のシリカ(SiO )、13.0から17.0%の酸化アルミニウム(Al )、15.0から21.5%の酸化ホウ素(B )、2.0から6.0%の酸化カルシウム(CaO)、2.0から6.0%の酸化マグネシウム(MgO)、0.0から0.6%の酸化リチウム(Li O)、酸化ナトリウム(Na O)及び酸化カリウム(K O)、及び1.0から4.0%の二酸化チタン(TiO )、及び0.2から2.0%のフッ素(F を含む、
    透明なポリアミド系組成物。
  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 11/10.T、PA 11/6.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なる群より選択される、請求項1に記載の組成物。
  3. 非晶質ポリアミドが、PA MACM.12、PA PACM.12、PA MACM.12/PACM.12、PA 11/MACM.14、PA 11/MACM.10、PA 12/MACM.I、PA 12/MACM.T、12/MACM.I/MACM.T、PA 6.I/6.T、PA 6.I/6.T/MACM.I、PA 6.I/MACM.I/PACM.I/12、PA 6.I/6.T/MACM.I/MACM.T/PACM.I/PACM.T/12、PA 11/MACM.I、11/MACM.T及びこれらの混合物からなる群より選択される、請求項1又は2に記載の組成物。
  4. ガラス充填材と樹脂成分の屈折率の差が、589nmの波長の光に関して0.006以下である、請求項1からのいずれか一項に記載の組成物。
  5. 組成物が、1mmの厚さを有するプレートに成形されるとき、ISO規格13468-2:2006に従って測定される場合に560nmで少なくとも85%の透過率を有する、請求項1からのいずれか一項に記載の組成物。
  6. 組成物が、1mmの厚さを有するプレートに成形されるとき、ASTM規格D1003-97(A)に従って測定される場合に15%未満のヘイズを有する、請求項1からのいずれか一項に記載の組成物。
  7. ガラス充填材が、ガラス繊維、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より選択される、請求項1から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繊維である、請求項に記載の組成物。
  9. ガラス繊維が扁平繊維である、請求項に記載の組成物。
  10. ペレット又は粉末の形態の請求項1からのいずれか一項に記載の組成物。
  11. - 半結晶性ポリアミド、非晶質ポリアミド、ガラス充填材及び任意の成分を適切な量で混合する工程
    を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の透明な組成物を製造するための方法。
  12. 透明な物品の製造のための、請求項1から10のいずれか一項に記載の透明な組成物の使用。
  13. - 前記半結晶性ポリアミドを前記非晶質ポリアミド及び前記ガラス充填材及び任意の成分と混合して、請求項1から10のいずれか一項に記載の透明な組成物を得る工程;
    - 透明な組成物を処理する工程;及び
    - 透明な物品を回収する工程
    を含む、透明な物品を製造するための方法。
  14. 請求項1から10のいずれか一項に記載の組成物でできた透明な物品。
  15. 電気又は電子機器;光学機器、スポーツ用品;精密機器;宇宙機器;航空又は自動車機器;ディスプレイ;スクリーン;熱、太陽又は光起電性パネル;建設物品;装飾物品;ゲーム;玩具;ファッション物品;家具;包装又は荷物に含まれる、請求項13又は14に記載の物品。
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