JP7344074B2 - 耐衝撃性改良ポリアミド成形材料 - Google Patents
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Description
(A)55~97重量%の少なくとも1種の非晶質コポリアミドであって、モノマー(a1)~(a4)から形成される非晶質コポリアミド:
(a1)25~40モル%の、少なくとも1種の、炭素原子数6~10の非環式脂肪族ジアミン;
(a2)10~25モル%の、少なくとも1種の、炭素原子数6~36の脂環式ジアミン;
(a3)20~40モル%の、少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸;
(a4)10~30モル%の、少なくとも1種の、炭素原子数8~16の非環式脂肪族ジカルボン酸;
ここで、前記モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となり、前記モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる;
(B)3~22重量%の、少なくとも1種の官能性スチレン-ブタジエン-スチレン-トリブロックコポリマー;
(C)0~15重量%の、PA6/12及びPA612からなる群より選択される、少なくとも1種の脂肪族部分結晶性ポリアミド;及び
(D)0~8重量%の、少なくとも1種の添加剤
ここで、前記成分(A)~(D)の割合は、合計100重量%になる。
・ポリアミド及びそのモノマーのための表記及び略語
本発明の意味において、用語「ポリアミド」(略称PA)は一般的な用語と理解され、ホモポリアミドとコポリアミドを含む。ポリアミド及びそのモノマーのために選択される表記と略語は、ISO規格16396-1(2015, (D))において規定されているものと一致する。そこで使用される略語は、以下において、モノマーのIUPAC名と同義的に使用される。
本発明にかかるポリアミド成形材料は、成分(A)及び(B)、並びに任意で(C)/(D)を含むか、又はそれらからなり、成分(A)、(B)、(C)及び(D)は合計で100重量%となることを条件とする。個々の成分(A)、(B)、(C)及び(D)の量に関する規定の範囲は、成分(A)~(D)全ての合計が100重量%となることを条件として、個々の成分それぞれについて任意の量が、所定の範囲内で選択できると理解される。
成分(B)は、共重合によって又はグラフティングによって官能化することができる。本発明の意味において、共重合による官能化は、成分(B)の主鎖内に、この主鎖の成分として、官能化化合物を組み込むことを意味する。これに対して、グラフティングによる成分(B)の官能化は、主鎖に官能化化合物を、側鎖が形成されるように結合することと理解される。
本発明の意味において、部分結晶性ポリアミドは、融点を持つポリアミドである。
本発明の意味において、部分結晶性ポリアミドは、ISO 11357-3(2013)による動的示差熱量測定(示差走査熱量測定;DCS)において、20K/分の加熱速度にて、好ましくは4J/gより大きい融解熱を示すポリアミドである。
本発明に係るポリアミド成形材料は、成分(A)及び(B)、及び場合によっては、成分(C)及び/又は成分(D)を含むか、あるいはこれらからなる。
成分(A)は、モノマー(a1)~(a4)から形成される少なくとも1種の非晶質コポリアミドからなる:
(a1)25~40モル%の、少なくとも1種の炭素原子数6~10の非環式脂肪族ジアミン;
(a2)10~25モル%の、少なくとも1種の炭素原子数6~36の脂環式ジアミン;
(a3)20~40モル%の、少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸;
(a4)10~30モル%の、少なくとも1種の炭素原子数8~16の非環式脂肪族ジカルボン酸;
ここで、前記モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となり、前記モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる。
・前記モノマー(a1)は、1,6-ヘキサメチレンジアミンとして選択され;
・前記モノマー(a2)は、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン(MACM)、ビス(4-アミノ-シクロヘキシル)メタン(PACM)及びそれらの混合物からなる群より選択され、好ましくは、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン(MACM)だけが選択される;
・前記モノマー(a3)は、テレフタル酸、イソフタル酸、及びそれらの混合物からなる群より選択され、好ましくは、1.5:1~1:1.5の比の混合物、特に好ましくは等モル混合物である;
・前記モノマー(a4)は、ドデカン二酸として選択される。
・(a1)30~37.5モル%の範囲
・(a2)12.5~20モル%の範囲
・(a3)30~37.5モル%の範囲
・(a4)12.5~20モル%の範囲
ここで、モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となり、モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる。
・(a1)30~33モル%の範囲の1,6-ヘキサメチレンジアミン;
・(a2)17~20モル%の範囲のMACM;
・(a3)29.5~32.5モル%の範囲の、テレフタル酸とイソフタル酸の等モル混合物;
・(a4)17.5~20.5モル%の範囲のドデカン二酸;
ここで、モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となり、モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる。
本発明の好ましい実施形態によれば、成分(B)の官能化は、共重合によって及び/又はグラフティングによって行われる。この目的のために、特に好ましくは、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸誘導体及びそれらの混合物からなる群より選択される化合物及び/又は不飽和グリシジル化合物が使用される。これは、特に好ましくは、不飽和カルボン酸エステル、特に、アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステル、不飽和カルボン酸無水物、特に無水マレイン酸、グリシジルアクリル酸、グリシジルメタクリル酸、α-エチルアクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、アコニット酸、テトラヒドロフタル酸、ブテニルコハク酸及びそれらの混合物からなる群より選択される。
好ましい実施形態によれば、成分(C)は、1.50~2.25、好ましくは1.65~2.10、特に好ましくは1.75~2.00の相対粘度を有する。前記相対粘度は、ISO307(2007)に従って、20℃で、100mLのm-クレゾール中に0.5gのポリマーを含む溶液で測定される。
本発明の好ましい実施形態によれば、添加剤(D)は、無機及び有機安定剤、特に抗酸化剤、オゾン劣化防止剤、光保護剤、特に、UV安定剤、UV吸収剤又はUV遮断剤、潤滑剤、着色剤、マーキング剤、顔料、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、 フォトクロミック剤、帯電防止剤、離型剤、縮合触媒、鎖調節剤、消泡剤、ブロッキング防止剤、鎖延長添加剤、蛍光増白剤、IR吸収剤、NIR吸収剤、ハロゲン含有難燃剤、非ハロゲン難燃剤、天然層状ケイ酸塩、合成層状ケイ酸塩、メタリック顔料、金属フレーク、金属被覆粒子、粒状フィラー、繊維状フィラー、ナノスケールフィラー(ISO 13320(2009)によるレーザー回析による測定によって、100nm以下の粒径(d95)を有するもの)及びそれらの混合物からなる群より選択される。
本発明にかかる成形品は、本発明に係るポリアミド成形材料から、現在の加工技術、例えば、射出成形法などによって製造することができる。
さらに、本発明は、上述の本発明に係るポリアミド成形材料を、装飾用品、特に自動車の内装及びファッション分野における装飾用品、スポーツ物品、特にスキーブーツ、スポーツシューズの靴底、レジャー用品、玩具、特に構造要素、コンポーネント、図形又は模型、家庭用品、特に容器、皿、ボウル、缶、ビーカー、哺乳瓶、飲料用瓶、キッチン用品の構成要素、眼鏡の構成要素、特に眼鏡のフレーム又は眼鏡のサイドピース(特に安全ゴーグル、スポーツゴーグル又はスキーゴーグル用の)、家具カバー、インソール、衛生分野及び化粧品分野の器具用の構成部品及び装備品、安全靴用の部品、特にキャップ、フィルターカップ、検査用眼鏡、流量計、破裂ディスク、容器、電気及び電子機器用のハウジング又はハウジング部品、特にシェービング器具、脱毛器具、測定器具、赤外線キー、携帯電話、プレーヤー、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン又はストレージメディア(例えば、USBスティック)用のハウジング又はハウジング部品、携帯電話の保護カバー、コンピュータ及び電気通信分野におけるトリムパーツ、パイプ、ホース、及び電子タバコの部品を製造するために使用することに関する。
・相対粘度
相対粘度は、ISO307(2007)によって、20℃にて測定された。この目的のために、0.5gのポリマー顆粒を量って、100mLのm-クレゾールに入れた。相対粘度(RV)の計算は、規格の11章に従って、RV=t/t0によって行った。
融点の測定は、ISO 11357-3(2013)に従って、顆粒で行った。
示差走査熱量測定(DSC)は、2回の加熱のそれぞれにおいて、20K/分の加熱速度で行った。最初の加熱の後、サンプルをドライアイスで急冷した。融点は2回目の加熱の間に測定した。
ピーク最大値の温度を融点として示した。ガラス転移範囲の中央をガラス転移点(Tg)として示し、これは「ハーフハイト」法によって測定した。
引張弾性率の測定は、ISO527(2012)に従って、23℃にて、引張速度1mm/分で、規格:ISO/CD3167(2003)に従って製造したISO引張試験片(タイプA1,寸法170×20/10×4)を用いて実施した。
シャルピーによるノッチ衝撃強さの測定は、DIN EN ISO 179/2eA (2000)に従って、23℃にて、規格ISO/CD3167(2003)に従って製造したISO試験片、タイプB1(寸法 80×10×4mm)を用いて実施した。
光透過率とヘイズは、23℃にて、ASTM D 1003(2013)に従って、2mm厚の60mm×60mmプレート(幅×長さ)で、及びByk Gardner社の「Haze Gard plus」のフィルムゲートで測定した(CIE光源Cを用いた)。光透過率の値は、照射した光量の%で示した。
MVR又はMFRの測定は、ISO1133-1(2012)に従って、表1に示す温度と負荷を用いて、耐衝撃性改良剤の顆粒で行った。
0.1重量%未満の含水率を有する顆粒を使用して、試験片を製造した。試験片は、Arburg社の射出成形機 Allrounder 420 C 1000-250で製造した。その際、供給口からノズルにかけて、上昇又は下降するシリンダー温度を使用した。
シリンダー温度: 260/265/270/275/280/275℃
金型温度: 80℃
60×60×2mmのプレート
シリンダー温度: 270/275/280/285/290/285℃
金型温度: 80℃
試験片は、異なることが述べられない限り、乾燥した状態で使用された;このために、射出成形後、少なくとも48時間、室温にて、乾燥した環境(すなわち、シリカゲル上)で、試験片を保管した。
コポリアミド(A)の一般的な製造明細
本発明に係る透明なコポリアミドの製造は、既知の撹拌可能な、受容槽及び反応槽を有する加圧オートクレーブにおいて、既知の方法で行われる。
本発明に係るポリアミド成形材料を製造するために、成分(A)、(B)、及び任意で(C)及び/又は(D)を、通常の配合機(例えば一軸又は二軸押出機又はスクリュー混練機など)で混合する。前記成分は、その際、重量計測秤又は容積計測秤を経て、供給口に個々に計量投入されるか、又はサイドフィーダーにそれぞれ計量投入されるか、又はドライブレンドの形で供給される。
成分(A)及び(B)並びに添加剤(D)の乾燥顆粒を、表3に示す比で混合して、ドライブレンドを形成した。この混合物を、約20分間、タンブルミキサーによって均質化した。
全ての実施例と比較例は、0.3重量%の添加剤を含み、これは、それぞれ0.1重量%の安定剤1~3から構成される。
本発明に係る成形材料を、引張弾性率、ノッチ衝撃強さ、ヘイズ、及び光透過率に関して、前述した測定条件下で試験した。
実施例1~7の試料は、比較例17の、非-耐衝撃性改良ポリアミド(A)に対して、ヘイズ、光透過率又は引張弾性率を大きく損なうことなく、有意に改善されたノッチ衝撃強さを示す。
ポリアミド(A)中の他の耐衝撃性改良剤は、比較例8~11から分かるように、ヘイズ、光透過率又は引張弾性率を損なう。
前記耐衝撃性改良剤(B)は、比較例12~16に示されるように、他の非晶質ポリアミド内では、ヘイズ、光透過率又は引張弾性率の有意な悪化をもたらす。
Claims (16)
- 以下の成分(A)~(D)を含むか、又はそれらからなるポリアミド成形材料:
(A)55~94重量%の少なくとも1種の非晶質コポリアミドであって、モノマー(a1)~(a4)から形成される非晶質コポリアミド:
(a1)25~40モル%の、少なくとも1種の、炭素原子数6~10の非環式脂肪族ジアミン;
(a2)10~25モル%の、少なくとも1種の、炭素原子数6~36の脂環式ジアミン;
(a3)20~40モル%の、少なくとも1種の芳香族ジカルボン酸;
(a4)10~30モル%の、少なくとも1種の、炭素原子数8~16の非環式脂肪族ジカルボン酸;
ここで、モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となり、モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる;
(B)3~22重量%の、少なくとも1種の官能性スチレン-ブタジエン-スチレン-トリブロックコポリマー、ここで、前記官能性スチレン-ブタジエン-スチレン-トリブロックコポリマーは、スチレン-ブタジエン-スチレン-トリブロックコポリマーを、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸誘導体、及び不飽和グリシジル化合物からなる群より選択される化合物で共重合することによって及び/又はグラフティングすることによって官能化されたものである;
(C)3~15重量%の、PA6/12及びPA612からなる群より選択される、少なくとも1種の脂肪族部分結晶性ポリアミド;及び
(D)0~8重量%の、少なくとも1種の添加剤
ここで、前記成分(A)~(D)の割合は、合計100重量%になる。 - 前記ポリアミド成形材料における成分(A)の割合が、ポリアミド成形材料の総重量に対して、61~94重量%の範囲にあり、及び/又は
前記ポリアミド成形材料における成分(B)の割合が、ポリアミド成形材料の総重量に対して、3~20重量%の範囲にあり、及び/又は
前記ポリアミド成形材料における成分(C)の割合が、ポリアミド成形材料の総重量に対して、3~13重量%の範囲にあり、及び/又は
前記ポリアミド成形材料における成分(D)の割合が、ポリアミド成形材料の総重量に対して、0~6重量%の範囲にある
ことを特徴とする、請求項1に記載のポリアミド成形材料。 - ・前記ポリアミド成形材料から製造された成形品(幅と長さ:60×60mm 2mm厚のプレート)を、ASTM D1003に従って測定した前記ポリアミド成形材料のヘイズが、最大で20%となる、及び/又は
・前記ポリアミド成形材料から製造された成形品(幅と長さ:60×60mm 2mm厚のプレート)を、ASTM D1003に従って測定した透過率が、少なくとも80%となる、及び/又は
・前記ポリアミド成形材料から製造された成形品が、少なくとも1500MPaの、ISO 527によって測定した引張弾性率を有する、及び/又は
・前記ポリアミド成形材料から製造された成形品が、少なくとも18kJ/m 2 の、DIN EN ISO 179/2eAによって測定したノッチ衝撃強さを有する
ことを特徴とする、請求項1又は2に記載のポリアミド成形材料。 - モノマー(a1)は、炭素原子数6~8の直線状又は分岐状ジアミンであり、及び/又は
モノマー(a2)は、炭素原子数12~20の脂環式ジアミンであり、及び/又は
モノマー(a3)は、炭素原子数6~36の芳香族ジカルボン酸であり、及び/又は
モノマー(a4)は、炭素原子数10~14の、非環式の直線状又は分岐状の脂肪族ジカルボン酸である
ことを特徴とする、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - モノマー(a3)が、テレフタル酸とイソフタル酸の混合物であることを特徴とする、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。
- ・コポリアミド中のモノマー(a1)の割合が、27.5~40モル%の範囲であり、及び/又は
・コポリアミド中のモノマー(a2)の割合が、10~22.5モル%の範囲であり、
この際、モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となる;
及び/又は
・コポリアミド中のモノマー(a3)の割合が、25~40モル%の範囲であり、及び/又は
・コポリアミド中のモノマー(a4)の割合が、10~25モル%の範囲であり、
この際、モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる
ことを特徴とする、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - ・モノマー(a1)が、1,6-ヘキサメチレンジアミンであり;
・モノマー(a2)が、ビス(4-アミノ-3-メチルシクロヘキシル)メタン(MACM)、ビス(4-アミノ-シクロヘキシル)メタン(PACM)及びそれらの混合物からなる群より選択され;
・モノマー(a3)が、テレフタル酸、イソフタル酸、及びそれらの混合物からなる群より選択され;
・モノマー(a4)が、ドデカン二酸であり;
ここで、モノマー(a1)と(a2)の割合は、使用したジアミンの合計に関するものであり、合計で50モル%となり、モノマー(a3)と(a4)の割合は、使用したジカルボン酸の合計に関するものであり、合計で50モル%となる
ことを特徴とする、請求項1~6のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - 成分(B)が、1つのブタジエンブロックと、2つのスチレンブロックからなる線状のトリブロックコポリマーであり、この際、前記スチレン-ブタジエン-スチレン-トリブロックコポリマーにおけるスチレンの割合が、25~53重量%である
ことを特徴とする、請求項1~7のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - 前記不飽和カルボン酸誘導体が、不飽和カルボン酸エステル及び不飽和カルボン酸無水物からなる群より選択される化合物である
ことを特徴とする、請求項1~8のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - 成分(B)が共重合による場合、共重合のために使用される個々の化合物の重量割合が、成分(B)の総重量に対してそれぞれ、3~20重量%の範囲であり、及び/又は
成分(B)がグラフティングによる場合、グラフティングのために使用される個々の化合物の重量割合が、成分(B)の総重量に対して、それぞれ、0.4~2.0重量%の範囲である
ことを特徴とする、請求項1~9のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - 成分(C)が、ε-カプロラクタムと12-ラウリンラクタムから形成される、コポリアミドPA6/12であることを特徴とする、請求項1~10のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。
- 前記添加剤(D)が、無機及び有機安定剤(抗酸化剤、オゾン劣化防止剤、光保護剤を含み、前記光保護剤には、UV安定剤、UV吸収剤、及びUV遮断剤が含まれる)、潤滑剤、着色剤、マーキング剤、顔料、カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ、 フォトクロミック剤、帯電防止剤、離型剤、縮合触媒、鎖調節剤、消泡剤、ブロッキング防止剤、鎖延長添加剤、蛍光増白剤、IR吸収剤、NIR吸収剤、ハロゲン含有難燃剤、非ハロゲン難燃剤、天然層状ケイ酸塩、合成層状ケイ酸塩、メタリック顔料、金属フレーク、金属被覆粒子、粒状フィラー、繊維状フィラー、ナノスケールフィラー(ISO 13320(2009)によるレーザー回析によって測定される、100nm以下の粒径(d95)を有するもの)及びそれらの混合物からなる群より選択される
ことを特徴とする、請求項1~11のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料。 - 前記繊維状フィラーが、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、アラミド繊維、植物繊維、セルロース繊維(ナノセルロース繊維を含む)、ポリマー繊維、ウィスカー、鉱物繊維及びそれらの混合物からなる群より選択される
ことを特徴とする、請求項12に記載のポリアミド成形材料。 - 請求項1~13のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料から製造できる成形品。
- 前記成形品が、装飾用品(自動車の内装及びファッション分野における装飾用品を含む)、スポーツ物品(スキーブーツ、スポーツシューズの靴底を含む)、レジャー用品、玩具(構造要素、コンポーネント、図形及び模型を含む)、家庭用品(容器、皿、ボウル、缶、ビーカー、哺乳瓶、飲料用瓶を含む)、キッチン用品の構成要素、眼鏡の構成要素(眼鏡のフレーム及び眼鏡のサイドピースを含む;安全ゴーグル、スポーツゴーグル及びスキーゴーグル用の構成要素も含む)、家具カバー、インソール、衛生分野及び化粧品分野の器具用の構成部品及び装備品、安全靴用の部品、キャップ、フィルターカップ、検査用眼鏡、流量計、破裂ディスク、容器、電気及び電子機器用のハウジング又はハウジング部品(シェービング器具、脱毛器具、測定器具、赤外線キー、携帯電話、プレーヤー、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、及びストレージメディア(USBスティックを含む)用のハウジング又はハウジング部品を含む)、携帯電話の保護カバー、コンピュータ及び電気通信分野におけるトリムパーツ、パイプ、ホース、フィルム、及び電子タバコの部品からなる群より選択されることを特徴とする、請求項14に記載の成形品。
- 装飾用品(自動車の内装及びファッション分野における装飾用品を含む)、スポーツ物品(スキーブーツ、スポーツシューズの靴底を含む)、レジャー用品、玩具(構造要素、コンポーネント、図形及び模型を含む)、家庭用品(容器、皿、ボウル、缶、ビーカー、哺乳瓶、飲料用瓶を含む)、キッチン用品の構成要素、眼鏡の構成要素(眼鏡のフレーム及び眼鏡のサイドピースを含む;安全ゴーグル、スポーツゴーグル及びスキーゴーグル用の構成要素も含む)、家具カバー、インソール、衛生分野及び化粧品分野の器具用の構成部品及び装備品、安全靴用の部品、キャップ、フィルターカップ、検査用眼鏡、流量計、破裂ディスク、容器、電気及び電子機器用のハウジング又はハウジング部品(シェービング器具、脱毛器具、測定器具、赤外線キー、携帯電話、プレーヤー、携帯情報端末(PDA)、スマートフォン、及びストレージメディア(USBスティックを含む)用のハウジング又はハウジング部品を含む)、携帯電話の保護カバー、コンピュータ及び電気通信分野におけるトリムパーツ、パイプ、ホース、フィルム、及び電子タバコの部品からなる群より選択される成形品を製造するための、請求項1~13のいずれか1項に記載のポリアミド成形材料の使用。
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