JPH06509833A - 吹込成形可能な熱可塑性ポリアミド組成物 - Google Patents

吹込成形可能な熱可塑性ポリアミド組成物

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 吹込成形可能な熱可塑性ポリアミド組成物発明の分野 本発明は、優れた高温特性と低温強靭性を有する柔軟な吹込成形可能な熱可塑性 ポリアミドグラフト組成物に関する。
発明の背景 ポリアミド組成物は、高められた高温特性を示すことは知られておりそしてエン ジニアリングプラスチック成形材料として広く使用されている。しかしながら、 このような組成物は、劣った溶融強度を有しており、そして中空容器を形成する のに工業的規模で最もよく使用される方法である吹込成形により加工するのが困 難である。結果として、顕著な高温特性を有する中空ポリアミド容器は、容易に 入手可能ではなかった。
この問題に対する1つの解決法は、ポリアミド組成物を、溶融強度を増加させそ して溶融粘度を改良する材料とブレンドすることであった。
例えば、フィブリル化可能な(fibrillatable)フルオロポリマー 樹脂と、エチレンとα、β−不飽和カルボン酸とのイオン性コポリマーとの混合 物を鉱物強化半結晶性ポリアミドに加えると、吹込成形により容易に成形可能な 組成物が生成されることが米国特許第4,804.703号に開示されている。
しかしながら、鉱物強化ポリアミドは、極めて剛性の組成物であり、この組成物 は、耐衝撃性容器、特に高温と低温に遭遇する用途例えば自動車エアダクト及び レゾネータ−用にデザインされる大きな容器、のような相当な量の柔軟性が要求 される用途に使用するのには適していない。かくして、広い温度範囲にわたって 顕著な特性を有すると共に、柔軟であり且つ吹込成形可能なポリアミド組成物に 対する要求が当業界にはある。
発明の要約 良好な高温引張特性及び低温強靭性を示す柔軟な吹込成形可能なポリアミド組成 物が実際に製造されうろことが今回見いだされた。これらの新規な組成物は、a )ポリアミド、b)エチレンと少なくとも1種のα。
β−不飽和カルボン酸とのコポリマー又はそのアイオノマー、C)エチレンとエ ポキシドとのコポリマー、及びd)フィブリル化可能な(fibrillata ble)フルオロポリマーを含んで成るポリマーアロイである。
特に、該熱可塑性の吹込成形可能な組成物は、a)ポリアミド約40−60重量 %、 b)エチレンと、3−8個の炭素原子を有する少なくとも1種のα。
β−エチレン系不飽和カルボン酸とのコポリマー及び該エチレンコポリマーのア イオノマーから成る群より選ばれる第1エチレンコポリマー約20−58重量% 、 C)エチレンとα、β−エチレン系不飽和脂肪族エポキシドとの共重合された単 位(interpolymerized units)を有しそして(a)、( b)及び(C)のブレンド中に実質的に均一に分散させられた第2エチレンコポ リマー約1−20重量%、d)フィブリル化可能なフルオロポリマー約11−0 .6重量%、のブレンドを含んで成る。
発明の詳細な説明 本発明のポリマー組成物は、ブロー成形に特に適合している耐熱性を示す軟質熱 可塑性ポリアミド組成物である。これらは部分的にグラフト化した構造とポリア ミド連続相を有している。この部分的にグラフト化した構造は、この組成物のエ チレン/エポキシドコポリマー成分が、該ポリアミド成分およびエチレン/酸コ ポリマー成分の両方と反応する結果として生じる。このような形態学的特徴が、 本発明の新規な組成物が示す強度と柔軟性の組み合わせの原因であると考えられ る。このポリアミド成分は連続相であることから、これらの組成物はまた優れた 高温引張り強度を示す一方、繊維形成し得るフルオロポリマーが組み込まれてい ることで、ブロー成形に必要とされる溶融強度が得られる。優れた高温強度は、 これらの組成物を150℃で試験した時示す引張り強度が23℃で試験した時得 られる値に対して少なくとも30%保持されており、そして150℃で14日間 熱老化させた後の23℃破壊伸びの保持が30%以上であることを意味している 。
本発明の実施で有効なポリアミド樹脂は本分野でよく知られており、そしてこれ らには米国特許第4.174,358号;3,393.210号;2,5]、2 .606号:2.312,966号および2.241.322に記述されている ものが含まれる。これらに包含されるものは、例えば4から12個の炭素原子を 有する飽和ジカルボン酸とジアミン類とを等モル量で縮合重合させるか、ラクタ ム類を開環重合さぜるか、或はポリアミド類と他の成分とを共重合させて、例え ばポリエーテルとポリアミドのブロックコポリマー類を生じさせることによって 製造され得る、分子量が少なくとも5000の半結晶性および非晶質樹脂である 。ポリアミド類の例には、ポリへキサメチレンアンバミド(ナイロン66)、ポ リへキサメチレンアセラアミド(ナイロン69)、ポリへキサメチレンセバカミ ド(ナイロン61.0)、ポリへキサメチレンドデカノアミド(ナイロン612 )、ポリドデカメチレンドデカノアミド(ナイロン1212)、ポリカプロラク タム(ナイロン6)、ポリラウリックラクタム、ポリ−11−アミノウンデカン 酸、並びにアジピン酸、イソフタル酸およびヘキサメチレンジアミンのコポリマ ー類が含まれる。好適なポリアミド類には、融点が230°C未満のポリアミド 類、例えばナイロン6、ナイロン612およびナイロン1212が含まれる。こ の組成物のポリアミド成分は約40−60重量%の量、好適には45−50重量 %の量で存在しているべきである。もし存在している量が約40重量%未満であ る場合、この組成物の高温特性が危うくなる一方、存在している量が60重量% 以上である場合、低温粘り強さが影響を受ける。
この組成物が有するエチレン/酸コポリマー成分は、エチレンと少なくとも1種 のアルファ、ベータエチレン系不飽和カルボン酸とのコポリマーまたはそれのア イオノマーである。このカルボン酸は3から8個の炭素原子、好適には3−6個 の炭素原子を含んでいてもよく、そしてこれは5−15重量%のレベルでこのコ ポリマー内に存在している。上記コポリマー類の例にはエチレン/アクリル酸、 エチレン/メタアクリル酸、エチレン/メタアクリル酸/アクリル酸n−ブチル 、エチレン/アクリル酸/エチルビニルエーテル、エチレン/アクリル酸メチル /マレイン酸水素モノエチル、エチレン/アクリル酸エチル/フマル酸水素モノ エチルおよびエチレン/イタコン酸などが含まれる。好適には、このエチレン/ 酸コポリマーは、エチレンとアクリル酸アルキルとメタアクリル酸のターポリマ ーであり、最も好適には、このアクリル酸アルキルはアクリル酸n−ブチルであ る、と言うのは、上記組成物では低温粘り強さが増強されるからである。
これらのエチレン/酸コポリマー類それら自身の代わりに、これらのコポリマー 類のアイオノマー類を用いることができる。このアイオノマーが有する酸基の一 般に10−90%を一価、二価または三価金属イオンで中和することにより、エ チレン/酸コポリマーの塩類を生じさせる。
好適には、この中和度は50−90%である。適切な金属イオンにはナトリウム 、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム、カリウム、カルシウムおよびリチウムな どが含まれる。このエチレン/酸コポリマーのアイオノマーであるのが好適であ る、と言うのは、それによって本発明の組成物でより高い強度が得られるからで ある。このエチレン/酸コポリマーもしくはアイオノマーは、適当な柔軟性と低 温特性を与えるに充分な量で本発明の組成物内に存在しており、好適には約20 −58重量%である。
本発明の重要な特徴は、この組成物の中に該エチレン/アルファ、ベータエチレ ン系不飽和脂肪族エポキシドのコポリマー成分が存在していることである。この コポリマーは、該ポリアミドおよび該エチレン/酸コポリマー成分両方とのグラ フト化反応を受けて、これらの熱可塑性ポリアミド組成物に関連した弾性特質の 原因であると考えられる部分架橋したマトリックスを生じ得る。このコポリマー は、エチレンとアルファ。
ベータエチレン系不飽和脂肪族エポキシド類とが共重合した単位を含んでいる。
これらの不飽和エポキシド類は4−20個の炭素原子を含んでおり、このエチレ ンコポリマーの中に1から10重量%、好適には3−6重量%のレベルで存在し ている。代表的な例にはアクリル酸グリンジル、メタアクリル酸グリンノル、ア リルグリンノルエーテル、ヒニルグリシジルエーテル、イタコン酸グリシジルお よびメタアクリル酸3.4−エポキシブチルなどが含まれる。好適には、このコ ポリマーはまた、アクリル酸もしくはメタアクリル酸のCIからCI2アルキル エステル類が共重合した単位を含んでいる。共重合したアクリル酸もしくはメタ アクリル酸アルキル類がこのコポリマー内に存在している場合、これらは少なく とも20%のレベルで存在しているのが好適である。適切なモノマー類の例には 、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタアクリ ル酸エチルヘキシル、メタアクリル酸メチル、メタアクリル酸ドデシルおよびア クリル酸ドデシルなどが含まれる。アクリル酸ブチルが好適である、と言うのは 、該エチレン/アルファ、ベータエチレン系不飽和脂肪族エポキシドのコポリマ ーが、共重合したアクリル酸ブチルを含んでいる時、本発明の組成物における低 温衝撃が最適になるからである。好適なエチレンコポリマーのグラフト化剤はエ チレン/アクリル酸n−ブチル/メタアクリル酸グリシジルおよびエチレン/ア クリル酸メチル/アクリル酸グリシジルである。このポリマーブレンド組成物内 のエチレン/エポキシドコポリマーのレベルは約1から20重量%の間であるべ きである。このレベルが1重量%未満の場合不充分なグラフト化が生じ、そして このレベルが20重量%以上である場合、これらの組成物が扱いにくくなるほど 高レベルのグラフト化が生じる。
本発明の組成物で有効な繊維形成し得るフルオロポリマー類は、好適には、分散 もしくはエマルション重合方法で製造されるテトラフルオロエチレンポリマー類 であり、ここでは、この重合を行っている間、これらのポリマー粒子はその反応 混合物の中に分散しているままである。これらの粒子は、本発明の組成物のポリ アミドおよびエチレンコポリマー成分と一緒に混合している間にその影響せん断 力下で繊維形成する。繊維形成し得るフルオロポリマー類は本分野でよく知られ ており、商業的に入手可能である。上記組成物は例えば米国特許第3.142. 665号および4.016.345の中に記述されている。商業的に入手可能な 種類には、Alphaflex Industries、Inc、から入手可能 なAlphaf Iex (商標)ポリテトラフルオロエチレン樹脂、およびE 、1.Du Pont de Nemours & Co、から入手可能なTe f ion (商標)TFEフルオロカーボン樹脂グレード6.60.6Cおよ び62が含まれる。このポリマーブレンド物内のその繊維形成し得るフルオロポ リマーのレベルは約0.1−0.6重量%の範囲である。このようなレベルの時 、これらのブレンド組成物が示すたるみ抵抗力および溶融強度は、それらをブロ ー成形し得るに充分な程高い。特定の繊維形成し得るテトラフルオロエチレンポ リマー類、特に高度の繊維形成を示すポリマー類は、押し出した時凝集する傾向 を示す。
従って、この繊維形成し得るフルオロポリマーが本質的に均一な様式でこのブレ ンド物内に分散するように、中程度の繊維形成を示す繊維形成し得るテトラフル オロエチレンポリマー類を用いて本発明のブレンド物を製造するのが好適である 。
本発明のポリマーブレンド物、即ちアロイは、好適には、高ぜん新条件下で溶融 ブレンドすることによって製造される。個々の材料をペレットブレンド物として 一緒にするか、或はこれらの種々の成分を同時にもしくは個別に計量してそれら を混合してもよい。これらはまた分割して、高せん断混合装置、例えば押出し機 、バンバリーミキサ−またはニーダ−が有する1箇所以上のセクションの中に1 回以上通過させてブレンドを行ってもよい。高せん新条件により、これらの成分 の適当な分散が生じることが保証され、それによって、このグラフト化反応が促 進されると共に、ポリアミド連続相の形成が助長される。次に、これらの組成物 を押し出しブロー成形することで中空容器を生じさせてもよい。これらのアロイ から製造されたブロー成形パリソンは、0℃の温度で10フイートの高さから落 下させた時の破壊に抵抗力を示すに充分な粘り強さを示し、そしていくつかの組 成物は、−40℃の如き低温でも破壊抵抗力を示し得る。加つるに、18ガロン の如き大きな容積を有する容器を、このブロー成形過程の間に宙づりにしても良 好な一体性を示し、即ちそのたるみは最小限であると共に、これらは均一な壁厚 を維持しており、これらの全ては、これらの材料に関連した優れた溶融強度を説 明するものである。更に、これらの組成物は、、150℃で14日間老化させた 後でもそれの元の室温破壊伸びの30%以上を保持しており、高温引張り強度が 危う(なることはない。従って、本発明の組成物は、ポリアミド類が示す増強さ れた高温引張り特性を維持しているが、これらは柔軟性を示し、ブロー成形可能 であると共に、優れた低温粘り強さを示す。
通常に用いられている種々の添加剤、例えば抗酸化剤、可塑剤および充填材など を、本発明のポリマーブレンド物が示す柔軟性を維持させる量でこれらのブレン ド物の中に添加してもよい。上記材料は、悪影響を与えることなく10重量%以 下の量で添加され得る。
本発明の組成物は種々の用途、例えば管状物押し出し、射出成形および導管コー テイング物などで用いられ得るが、これらは特に、大型のブロー成形容器、特に 幅広い温度範囲に渡って強度および粘り強さが必要とされる容器の製造に適切で ある。
実施例 本発明の組成物の評価を行うのに下記の試験を用いた。
吊下げ可能時間 −ペレット状にした重合体樹脂を1クオートの瓶の成形型を備 えた押出し吹込み成形用成形機に供給する。吊下げ可能時間は押し出されたパリ ソンが良好な一体性をもって吊り下がり、アキュムレーター°ヘッドのダイス型 から落ちる前に殆ど垂れ下がることのない間の時間を秒単位で表した時間である 。この試験はパリソンが製造中均一な壁厚を保持し得る能力の目安となる。
溶融引張強さ − ゴットファート・レオテンス(GottfertRheot ens)の装置にゴットファート・レオグラフ(Gottfer’t Rheo graph)2001型ピストン・レオメータ−を装着し、この装置の使用説明 書に従った標準的な方法で試験を行った。
ピストン・レオメータ−は直径2mm、長さ10mmのダイス型を用い、240 °Cにおいてヘッドの速度を0.067mm/秒にして動作させた。
レオテンスの装置は取出し速度を1cm/秒にして動作させた。
溶融延伸 −溶融引張強さ試験の項に記載したゴットファート・レオテンスの装 置を用いて試験を行った。重合体のストランドを毛細管型レオメータ−から−組 の溝付きの車を通して1cm/秒の割合で供給する。この速度で一体性を保持し 得る組成物はこの試験に合格する。切断したものは不合格である。この試験は溶 融物の弾性を模したものであり、吹込み成形されたパリソンを吊した際の切断す る傾向を推定することができる。
肌落下試験 −100g、1クオートの吹込み成形した瓶7個にそれぞれエチレ ングリコールを充たし、冷凍機により24時間の間−20℃に冷却する。次に各 瓶を20フイートの高さから落下させる。脆く壊れたものはこの試験に不合格で ある。この試験は低温における衝撃強さおよび自動車燃料に対する耐性の目安に なる。
引張強さ −ASTM D412による。
破断時伸び − ASTM D412による。
下記実施例により本発明の成る種の好適具体化例を例示する。特記しない限りす べての割合は重量による。
実施例 1 45部のナイロン6 (M、14.000)に、エチレン/アクリル酸n−ブチ ル24%/メタクリル酸8.5%の三元重合体の70%中和した亜鉛イオノマー (溶融係数0.5部g/10分)398部、エチレン/アクリル酸n−ブチル2 8%/メタクリル酸グリシジル5.2%の三元重合体(溶融係数20dg/10 分)10部、フィブリル化し得るポリテトラフルオロエチレン樹脂[アルファフ レックス(AlphafleX)I+111ポリテトラフルオロエチレン樹脂] 0.25部、ステアリン酸亜鉛1.0部、アンパセット(Ampacet) 山 19238カーボンブラック20部、アーガノックス(Irganox)(R) 1098 [N、N’−へキサメチレン−ビス−(3,5−ジ−t−ブチル−4 −ヒドロノンナムアミド]1.5部、およびアーガノックス1010”’[テト ラキス(メチレン−3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロシンナメート)メタン ]0゜5部を加えた。この混合物をポリエチレンの袋に入れ、均一な配合物が得 られるまで振盪して配合する。得られた乾式配合物を直径28mm、長さ対直径 の比275のウニルナ−・アンド・ブライプラー(Werner and Pf  1eiderer)二重スクリュー押出し機中で溶融配合する。使用したスク リューは汎用のスクリューであり、真空に引ける能力をもち、供給区域から供給 される材料を溶融区域へ運び、ここで材料を圧縮し溶融を開始する機素をもって いる。さらに捏和ブロックの区域の後に逆転機素があり、これによって高い剪断 力と圧力をかけ溶融および混合工程を継続することができる。逆転機素はまた真 空区域で溶融物を除圧した後に溶融物を密封する役目をする。真空区域の後で溶 融物は再び圧縮され、捏和ブロックおよび逆転機素を通り、これによって第二の 真空に対する密封が与えられる。次いで溶融物は押出し機を通る際にさらに圧縮 、混合され、ダイス型を出る。
押出し機の胴部およびダイス型を235℃の温度に設定し、梼脂は7kg/時間 の割合で押出した。押出し機のダイス型を出る溶融物の温度は270℃であった 。押出し機を出る溶融物のストランドを水中で急冷し、切断してペレットにする 。ペレットにした生成物を窒素下において真空乾燥型中で乾燥し、乾燥した樹脂 をヘイセン社(Hayssen、InC)製の押出し吹込み成形機および1クオ ートの類型成形型を用いて吹込み成形した。この組成物は表1に示すような優れ た溶融強度を示した。
実施例 2(対照例) 同じ成分を用いて実施例1記載の方法を実質的に繰り返したが、本実施例の組成 物の中にはフィブリル化し得るフッ素重合体樹脂を存在させなかった。この組成 物の性質を表1に示す。
表1 実施例1 対照実施例2 吊下げ可能垂下時間(秒、24℃)>309溶融引張強さくcN、240℃)  4 0.4溶融延伸(1cm/秒、240℃) 合格 合格瓶落下試験(6m、 240℃) 合格 合格意力/歪み特性(ASTM D−412)処理せず TIl (MP a) 、23°C34,135,2TB(MPa) 、1.5 0’C10,010,7E、(%)、23°(: 257 300150°Cて 14日間老化後 TIl(MPa) 、23°C35,334,1EB(%)、23°C1662 37 T8保持率(%) 65 79 これらのデータによれば、本発明の組成物には優れた高温特性が良好な低温にお ける靭性および吹込み成形性と組み合わされていることが判る。このことは熱で 老化させた後の破断時伸びの保持率が65%であること、−20℃における肌落 下試験に7個が合格していること、吊下げ可能垂下時間が30秒より長いことに よって例証される。しかし対照例の組成物は、吊下げ可能垂下時間が僅かに9秒 であること、および溶融引張強さが低く、吹込み成形中パリソンが垂れ下がるこ とによって判るように、吹込み成形には適していない。
実施例 3 同じ量、同じ成分および同じ方法を用いて実施例1記載の方法を繰り返したが、 フィブリル化し得るフッ素重合体樹脂(アルファフレックスfR11ポリテトラ フルオロエチレン樹脂)を025部ではなく0.50部使用した。物理的性質を 表2に示す。
表2 実施例3 吊下げ可能垂下時間(秒、24°C) >30溶融引張強さくcN、240°C )5 溶融延伸(1cm/秒、240℃) 切断瓶落下試験(6m、240°C) 4 個合格3個不合格 意力/歪み特性(AST〜i D−412)処理せず T、(MPa) 、236C44,9 T、(MPa) 、150°C15,4E、(%)、236C282 150°Cで14日間老化後 TIl(MPa) 、23°c 36.6Ee(%)、23°C107 T、保持率(%)38 実施例 4 同じ成分を用いて実施例1記載の方法を実質的に繰り返したが、組成物中におい てフィブリル化し得るフッ素重合体樹脂として領25部のアルファフレックス( 11)■ポリテトラフルオロエチレン樹脂の代わりに、テフロン(Te f l  on)”’6Cポリテトラフルオロエチレン樹脂0.25部を存在させた。こ の組成物の性質を表3に示す。
表1 実施例4 吊下げ可能垂下時間(秒、24°C’) >30溶融引張強さくcN、240° c) 2.5溶融延伸(1cm/秒、240°C) 合格意力/歪み特性(AS TM D−412)処理せず T* (kiPa) 、236C391TB (MPa) 、150°0 13 2E、(%)、23°C249 Ee(%)、150℃ 219 本発明の組成物には優れた高温特性と吹込み成形性とが組み合わされていること をこれらのデータは示している。
補正書の写しく翻訳文)提出書 (特許法第184条の8)平成6年2月14日

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.a)ポリアミド約40−60重量%、b)エチレンと、3−8個の炭素原子 を有する少なくとも1種のα,β−エチレン系不飽和カルボン酸とのコポリマー 及び該エチレンコポリマーのアイオノマーから成る群より選ばれる第1エチレン コポリマー約20−58重量%、 c)エチレンとα,β−エチレン系不飽和脂肪族エポキシドとの共重合された単 位(interpolymerized units)を有しそして(a)、( b)及び(c)のブレンド中に実質的に均一に分散させられた第2エチレンコポ リマー約1−20重量%、d)フィブリル化可能なフルオロポリマー約0.1− 0.6重量%、のブレンドを含んで成る、柔軟な、熱可塑性の、吹込成形可能な 組成物。
  2. 2.第1エチレンコポリマーがアイオノマーである、請求の範囲第1項記載の組 成物。
  3. 3.アイオノマーが金属イオンにより50−90%中和されている、請求の範囲 第2項記載の組成物。
  4. 4.第1エチレンコポリマーが、エチレン、n−ブチルアクリレート及びメタク リル酸の共重合された単位(copolymerizedunits)を含有す るターポリマーのアイオノマーである、請求の範囲第1項記載の組成物。
  5. 5.第2エチレンコポリマーが、グリシジルメタクリレートの共重合された単位 (copolymerized units)を含有する、請求の範囲第1項記 載の組成物。
  6. 6.該エチレンコポリマーがエチレン/n−ブチルアクリレート/グリシジルメ タクリレートである、請求の範囲第5項記載の組成物。
  7. 7.フィブリル化可能なフルオロポリマーが、フィブリル化可能なポリテトラフ ルオロエチレンである、請求の範囲第1項記載の組成物。
  8. 8.ポリアミドが、ナイロン6、ナイロン612又はナイロン1212である、 請求の範囲第1項記載の組成物。
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