JPH1060264A - 耐衝撃性ポリアミドの射出成形品 - Google Patents

耐衝撃性ポリアミドの射出成形品

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JPH1060264A
JPH1060264A JP9114395A JP11439597A JPH1060264A JP H1060264 A JPH1060264 A JP H1060264A JP 9114395 A JP9114395 A JP 9114395A JP 11439597 A JP11439597 A JP 11439597A JP H1060264 A JPH1060264 A JP H1060264A
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ethylene
acrylate
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JP9114395A
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Patrice Perret
ペレ パトリス
Alain Bouilloux
ブイユ アラン
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Elf Atochem SA
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    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L77/00Compositions of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐衝撃性ポリアミドの射出成形品。 【解決手段】 ポリアミド樹脂(A) と、エポキシドを共
重合またはグラフトした少なくとも一種類のエチレン/
不飽和エポキシド共重合体(B) とをベースにした射出成
形品。共重合体(B) はエチレン/アルキル(メタ)アク
リレート/グリシジル(メタ)アクリレート共重合体が
好ましく、 (A)+(B) の組成物のメルトフローインデッ
クスは(A) のメルトフローインデックスを(B) の重量%
の0.175 倍で割って得られる比よりも大きい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はポリアミド樹脂(A)
と、エポキシドを共重合またはグラフトした少なくとも
一種類のエチレン/不飽和エポキシド共重合体(B) とを
ベースとした射出成形品に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ポリアミドはポリアミドマトリ
クスの官能基と反応可能な反応性官能基(アクリル酸、
無水マレイン酸等)を有するエラストマーの耐衝撃性改
良剤を分散添加することによって衝撃強度が改良され
る。エラストマーは反応性官能基によって微細かつ均質
に分散し、ノジュール(節)/マトリクス境界面の優れ
た密着性が保証されるが、流動性が著しく悪くなる。粘
度がこのように大きくなることは使用用、特に精密な射
出成形品または大型の射出成形品を製造する際に問題に
なる。
【0003】ポリアミドベースの耐衝撃性組成物は種々
報告されている。欧州特許第96,264号には20〜40重量%
のアクリレートを含むエチレン/C2 〜C8 アルキル
(メタ)アクリレート/不飽和酸または無水物の共重合
体で強化された粘度が 2.5〜5のポリアミドが記載され
ている。
【0004】欧州特許第 2,761号にはポリエチレンまた
は(メタ)アクリル酸、その誘導体あるいは無水マレイ
ン酸をグラフトしたエチレンの共重合体で強化されたポ
リアミドが記載されている。欧州特許第52,796号には
(i)α−オレフィン/不飽和カルボン酸共重合体と、(i
i)α−オレフィン/不飽和カルボン酸アルキルエステル
共重合体と、(iii) 金属化合物とで強化したポリアミド
が記載されている。フランス国特許第 2,292,016号に
は、αオレフィンと不飽和カルボン酸エステルまたはそ
れらの誘導体とで構成される共重合体の混合物を用いて
強化されたポリアミドが記載されている。米国特許第
5,070,145号には (i)ポリエチレンまたはエチレン/ア
ルキル(メタ)アクリレート共重合体と(ii)エチレン/
アルキル(メタ)アクリレート/無水マレイン酸共重合
体との混合物で強化されたポリアミドが記載されてい
る。
【0005】米国特許第 4,174,358号にはポリアミドマ
トリクス中に一定弾性率(この弾性率はポリアミドの弾
性率の一部となる)を有する1μm以下のノジュールが
分散された強化ポリアミドが記載されている。多数の強
化剤が記載されており、そのいくつかはエポキシド基を
含んでおり、多くは中和された酸基または無水物基を有
するポリマーか、EPDMベースの混合物である。エポ
キシド基を含むポリマーの実施例はない。強化剤は全て
均等物とされている。この特許には酸または酸無水物官
能基か、EPDMを含む強化剤しか記載がなく、強化ポ
リアミドの粘度は記載がない。この特許の改質剤の挙動
は本発明の改質剤の挙動とは全く異なることは本発明の
比較例から理解できよう。
【0006】欧州特許第 564,338号には (i)エチレン/
アルキル(メタ)アクリレート/グリシジルメタクリレ
ート共重合体と、(ii)任意成分であるポリエチレン、エ
チレン/アルキル(メタ)アクリレート共重合体または
エチレン/アルキル(メタ)アクリレート/不飽和ジカ
ルボン酸無水物共重合体とで強化されたポリアミドが記
載されている。この特許の興味は耐衝撃性のみで、粘度
に関する記載はない。実施例(実施例6)の表から、高
い衝撃強度を実現するためにはエポキシ基を有する強化
剤と無水物基を有する強化剤とを混合して分散相を架橋
させるのが有利であるが、そうすると粘度が高くなるこ
とは明らかである。試験は寸法4×10×80mm3 の射出成
形片を用いて行われている。このような小さな寸法およ
び実験室条件では粘度の重要性はわからない。精密成形
品や大型成形品あるいは複雑な形を有する成形品を工業
的規模の生産速度で生産する場合には事情が全く異なる
ことになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本出願人は、ポリアミ
ド樹脂と、少なくとも一種類のエチレン/不飽和エポキ
シド共重合体とをベースとした組成物を用いることによ
って衝撃強度と流動性の両方が同時良くなり、射出成形
が可能になるということを見出した。
【0008】本発明組成物の利点は衝撃強度と粘度とが
バランスしていることにある。別の利点はポリアミド樹
脂に一種類の成分を添加するだけで良く、別の成分を混
合する必要がない点にある。さらに別の利点は射出成形
装置に本発明のエチレン/不飽和エポキシド共重合体を
添加するだけでよい点にある。この添加はクロスヘッド
押出機またはポリアミド押出機上のペレット計量装置を
介して行うことができるので、予めポリアミド樹脂と耐
衝撃性改良剤との混合物を調製しておく必要はない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリアミド樹
脂(A) と、エポキシドを共重合またはグラフトした少な
くとも一種類のエチレン/不飽和エポキシド共重合体
(B) とをベースにした射出成形品を提供する。この射出
成形用組成物の多くは新規である。本発明の対象はこの
新規組成物にある。
【0010】
【発明の実施の形態】ポリアミドは下記の縮合生成物で
ある: (a) 少なくとも一種のアミノ酸、例えばアミノカプロン
酸、7-アミノヘプタノン酸、11- アミノウンデカノン酸
および 12-アミノドデカノン酸または少なくとも一種の
ラクタム、例えばカプロラクタム、エナンチオラクタム
およびラウリルラクタム、(b) ヘキサメチレンジアミ
ン、ドデカメチレンジアミン、メタ- キシレンジアミ
ン、ビス-p- アミノシクロヘキシルメタンおよびトリメ
チルヘキサメチレンジアミン等のジアミンと、イソフタ
ル酸、テレフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、スベ
リン酸、セバシン酸およびドデカンジカルボン酸等のジ
アシドとの少なくとも一種の塩または混合物、あるい
は、(c) コポリアミドを生成するこれらのモノマーの混
合物。例えばカプロラクタムとラウリルラクタムとの縮
合でPA-6/12 が生成する。本発明では PA-6(ポリカプロ
ラクタム) 、PA-6,6(ポリ (ヘキサメチレンアジパミ
ド) )、PA-11(ポリ(アミノウンデカノン酸))、PA-12
(ポリラウリルラクタム)およびPA-6/12 が好ましく、特
に PA-6 と PA-6,6 が好ましい。
【0011】エチレン/不飽和エポキシド共重合体はエ
チレンと不飽和エポキシドとの共重合か、不飽和エポキ
シドをポリエチレンにグラフトすることによって得られ
る。グラフト化は溶媒相中で行うか、過酸化物の存在下
で溶融状態のポリエチレンに対して行うことができる。
これらのグラフト化方法自体は公知である。エチレンと
不飽和エポキシドとの共重合は一般に 200〜2500 barの
圧力下で行うラジカル重合法として公知の方法を採用す
ることができる。不飽和エポキシドの例としては下記
(a)および(b) を挙げることができる: (a) 脂肪族グリシジルエステルおよびエーテル、例えば
アリルグリシジルエーテル、ビニルグリシジルエーテ
ル、グリシジルマレートおよびイタコネート、グリシジ
ル(メタ)アクリレート、(b) 脂環式グリシジルエステ
ルおよびエーテル、例えば2-シクロヘキセン-1- イルグ
リシジルエーテル、ジグリシジルシクロヘキセン-4,5-
ジカルボキシレート、グリシジルシクロヘキセン-4- カ
ルボキシレート、グリシジル-2- メチル-5- ノルボルネ
ン-2- カルボキシレートおよびジグリシジルエンド- シ
ス- ビシクロ[2.2.1] ヘプト-5- エン-2,3- ジカルボキ
シレート。
【0012】エチレン/不飽和エポキシド共重合体は下
記 (c)〜(e) から選択される別のモノマーをさらに含む
ことができる: (c) α−オレフィン、例えばプロピレン、ブテン-1、ヘ
キセン等(d) 飽和カルボン酸ビニルエステル、例えば酢
酸ビニルまたはプロピオン酸ビニル、(e) 不飽和カルボ
ン酸のエステル、例えば炭素数24以下のアルキル(メ
タ)アクリレート。例としては下記(a) 〜(e) のポリマ
ーに不飽和エポキシドをグラフトしたものを挙げること
ができる: (a) ポリエチレン、エチレン/αオレフィン共重合体、
VLDPE(超低密度PE)、ULDPE(超超低密度
PE)またはメタロセンPE等のポリエチレン、(b) エ
チレンと少なくとも一種の飽和カルボン酸ビニルエステ
ル、例えば酢酸ビニルまたはプロピオン酸ビニル等との
共重合体、(c) エチレンと少なくとも一種の不飽和カル
ボン酸エステル、例えば炭素数24以下のアルキル(メ
タ)アクリレートとの共重合体、(d) EPR(エチレン
/プロピレンゴム)またはEPDM(エチレン/プロピ
レン/ジエン)エラストマー、(e) 上記各ポリマーの混
合物。
【0013】共重合体(B) の量は (A)+(B) の混合物に
要求される特性に応じて広い範囲で変えることができる
が、 (A)+(B) に対して25重量%以下で十分であり、10
〜20重量%にするのが有利である。本出願人は、エポキ
シド含有率を一定にして共重合体(B) の量を10%から20
%に変えた時に、15%以上で得られる利得は10〜15%ま
で変化させた時に得られる利得よりもはるかに低くなる
が、メルトフローインデックスは著しく低下するという
ことを見出した。出願人は、共重合体(B) の量を一定に
した場合、衝撃強度は共重合体(B) 中のエポキシドの量
に全く比例しないことをも見出した。エポキシドの量を
共重合体(B) に対して8重量%から2重量%に低下させ
た時の衝撃強度の変化は約5%である。PA-6の場合、−
20℃および−40℃でのシャルピー衝撃強度でこの変化は
改善である。
【0014】共重合体(B) のエポキシドの量は変えるこ
とができ、10重量%以下、好ましくは 0.1〜8重量%に
することができる。本発明はさらに、ポリアミド(A) と
共重合体(B) とからなる耐衝撃性ポリアミド樹脂組成物
であって、組成物のメルトフローインデックス(MF
I)が、ポリアミド(A) のメルトフローインデックスを
共重合体(B) の重量%の0.175 倍で割って得られる比よ
りも大きくなる、すなわち [MFI(A+B) >MFI(A)/
0.175×%(B)]となるようにした、ポリアミド樹脂組成
物を提供する。共重合体(B) を含む樹脂(A) のメルトフ
ローインデックスはポリアミド(A) のメルトフローイン
デックスよりも小さい。例えば、MFIが21のPA-6に15
重量%の共重合体(B) を添加して得られる15重量%の共
重合体(B) を含むPA-6のMFIは21/(0.175×15)=8
以上になる。共重合体(B) の量は例えば(A)+(B) に対し
て5〜25重量%、好ましくは10〜20重量%である。
【0015】本発明はさらに、ポリアミド(A) と共重合
体(B) とを含む耐衝撃性ポリアミド樹脂であって、−40
℃におけるシャルピー衝撃強度をポリアミド(A) 単独の
場合の3〜6倍にするのに十分な量の共重合体(B) を含
み、組成物(A)+(B) のメルトフローインデックスが(A)
単独のメルトフローインデックスを共重合体(B) の重量
%を0.175 倍した値で割った比よりも大きくなるように
共重合体(B) 中のエポキシドの量が決定されたポリアミ
ド樹脂を提供する。共重合体(B) の量は例えば(A)+(B)
に対して25重量%以下、好ましくは10〜20重量%であ
る。共重合体(B) 中のエポキシドの量は共重合体(B) に
対して0.1 〜10重量%、好ましくは 0.1〜8重量%、さ
らに好ましくは 0.1〜3重量%である。本発明の射出成
形品の共重合体(B) および上記2つの耐衝撃性ポリアミ
ド樹脂組成物の共重合体(B) は、エチレン/アルキル
(メタ)アクリレート/不飽和エポキシド共重合体であ
るのが有利である。
【0016】共重合体(B) は40重量%以下のアルキル
(メタ)アクリレートと、10重量%以下、好ましくは
0.1〜8重量%の不飽和エポキシドとを含むのが好まし
い。エポキシドはグリシジル(メタ)アクリレートであ
るのが好ましい。アルキル(メタ)アクリレートはメチ
ル(メタ)アクリレート、エチルアクリレート、n-ブチ
ルアクリレート、イソブチルアクリレートおよび2-エチ
ルヘキシルアクリレートから選択するのが好ましい。ア
ルキル(メタ)アクリレートの量は20〜35%にするのが
有利である。この共重合体は各モノマーのラジカル重合
で作ることができる。無機充填剤(タルク、炭酸カルシ
ウム、カオリン等)、補強材(ガラス繊維、無機繊維、
炭素繊維等)、安定化剤(熱およびUVに対する安定
剤)、難燃剤および染料を添加しても本発明の範囲を逸
脱するものではない。本発明の組成物は熱可塑性樹脂の
通常の製造方法、例えば押出または二軸スクリュー混合
機を用いて製造される。
【0017】
【実施例】試験方法 配合 脱気装置とカッターとを備えた吐出量が40kg/時で、回
転速度が 150rpm であるWerner 40 二軸スクリュー押出
機(L/D = 40 )を用いて配合して組成物を作った。押
出機の温度プロフィールは下記の通り: PA-6ベース 240/240/240/240 ℃ PA-6,6ベース 260/265/265/265 ℃ 各成分のペレットを乾燥混合した後、供給ホッパに導入
した。
【0018】サンプルの成形 ペレットを温度80℃、減圧下に乾燥し、下記の条件でKr
auss-Maffei B1型射出成形機 (型締圧 60t)を用いて射
出成形した: PA-6ベース 材料温度 240〜260 ℃、金型温度 50 ℃ 射出成形圧 45bar PA-6,6ベース 材料温度260 〜280 ℃、金型温度 80 ℃ 射出成形圧 70bar 規格試験片(80×10×4mm3 )を温度23℃、相対湿度50
%で14日間コンディショニングした。
【0019】評価 (a) ISO規格178 に準じた曲げ弾性率 (b) ノッチ付き試験片を用いた衝撃強度試験(ISO規
格179-82に準じたシャルピー型衝撃試験と、ISO規格
180 に準じたアイゾッド型衝撃試験とを各種温度 (23
℃、−20℃、−40℃) で行う)。試験片のノッチ付き底
部で裂け目が厚さの90%に達しない場合、記号N.B.(破
断なし)と記載した。 (c) ISO規格1133に準じたメルトフローインデックス
MFI(2.16kgの荷重下で、PA-6ベースの組成物につい
ては235 ℃、PA-6,6ベースの組成物については275 ℃で
それぞれ測定した)
【0020】出発材料 試験したポリアミドはBASF社から商品名 Ultramid B3、
A3として市販されているポリアミド-6とポリアミド-6,6
である。試験した三元共重合体は下記の通り: Terpo 1 :エチレン/エチルアクリレート/無水マレイ
ン酸三元共重合体 68.5/30/1.5 (重量%)、MFI(190 ℃、2.16kg)
=7 Terpo 2 :エチレン/酢酸エチル/無水マレイン酸三元
共重合体 64.1/35/0.9 (重量%)、MFI(190 ℃、2.16kg)
=7 Terpo 3 :エチレン/ブチルアクリレート/無水マレイ
ン酸三元共重合体 68.5/30/1.5 (重量%)、MFI(190 ℃、2.16kg)
=5 Terpo 4 :エチレン/エチルアクリレート/GMA三元
共重合体 68/24/8 (重量%)、MFI(190 ℃、2.16kg)=6 (GMAはグリシジルメタクリレートを表す) Terpo 5 :エチレン/ブチルアクリレート/GMA三元
共重合体 68/30/2 (重量%)、MFI(190 ℃、2.16kg)=6
【0021】PA-6,6とPA-6をベースとする各種組成物を
用いて得られた結果を〔表1〕および〔表2〕にまとめ
て示す。比較例である実施例1〜6、12〜17 実施例1〜2、12〜13 PA-6,6およびPA-6をベースとする組成物に対する三元共
重合体のMAH含有率の影響を示す例(MAHは無水マ
レイン酸を表す)。実施例1〜3、12〜14 PA-6,6およびPA-6をベースとする組成物に対する三元共
重合体のアクリルエステルの種類の影響を示す例 PA-6またはPA-6,6ポリアミドに配合する耐衝撃性改良剤
としての三元共重合体はアクリルエステルの種類やMA
H含有率がどのようなものであっても、元のポリアミド
に比べて衝撃強度(室温および低温)が著しく向上す
る。しかし、これら組成物の流動性は元の材料であるPA
-6,6およびPA-6に比べて大幅に低下する。MAH反応基
の含有率を下げて(Terpo 2 w/r からTerpo1へ)も流動
性はわずかしか改善されない。
【0022】実施例4〜6、15〜17 PA-6,6およびPA-6をベースとする組成物中のE/AE/
MAH三元共重合体含有率の影響を示す例。組成物中の
E/アクリルエステル/MAH型の耐衝撃性改良剤の含
有率が上昇すると、衝撃強度は大きく向上するが、流動
性は大幅に低下する。これが優れた流動性を示す耐衝撃
性PA組成物の開発が難しいことの原因である。
【0023】本発明の実施例 実施例10〜11および21〜22 PA-6,6およびPA-6をベースとする組成物中のE/アクリ
ルエステル/GMA型の耐衝撃性改良剤の種類の影響を
示す例。改良剤の含有率が同一の場合(20%)、8%の
GMAを含むTerpo 4 三元共重合体(実施例10、21)で
はE/アクリルエステル/MAH型の三元共重合体(実
施例1〜3、12〜14)に対して下記の利点が得られる: (a) 同様な衝撃強度(PA-6,6ベースの組成物ではわずか
に低く、PA-6ベースの組成物でははるかに高い)(b) 同
様な曲げ弾性率、(c) 優れた流動性
【0024】従って、PA-6,6またはPA-6と、GMA官能
基を含む三元共重合体とをベースとしたこれらの組成物
ではMAH官能基を含む三元共重合体に比べて衝撃強度
/流動性の妥協をはるかに改善することができることが
分かる。Terpo 5 のGMA含有率を低下させる(2%G
MA)と、組成物の流動性が向上し、しかも、優れた衝
撃強度を得ることができる(実施例11〜22を実施例10〜
21と比較)、その結果、衝撃強度/流動性をより良くバ
ランスさせることができる。
【0025】実施例7〜9、18〜20 PA-6,6およびPA-6をベースとする組成物におけるE/ア
クリルエステル/GMA三元共重合体の含有率の影響を
示す例。E/アクリルエステル/MAH三元共重合体
(実施例4〜5〜6および15〜16〜17)に比較して、E
/アクリルエステル/GMA三元共重合体では、導入す
る耐衝撃性改良剤の含有率に関係なく(10〜15〜20
%)、組成物の流動性が向上するとともに、PA-6,6ベー
スの組成物では衝撃強度(室温および低温)が同程度に
保たれ、PA-6ベースの組成物では衝撃強度をむしろ向上
させることができる。この場合も、全てのPA−Terpo
E/アクリルエステル/GMA組成物について、PA−
Terpo E/アクリルエステル/MAH組成物よりも優れ
た衝撃強度/流動性のバランス点が得られることが分か
る。組成物中の耐衝撃性改良剤が25重量%を越えると、
改良剤とマトリクスとの間の反応が進んで、組成物の最
終粘度が高くなり過ぎて、精密な成形品や大型の成形品
を射出成形するのが困難になる。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリアミド樹脂(A) と、エポキシドを共
    重合またはグラフトした少なくとも一種類のエチレン/
    不飽和エポキシド共重合体(B) とをベースにした射出成
    形品。
  2. 【請求項2】 共重合体(B) が (A)+(B) の重量の25重
    量%以下、好ましくは10〜20重量%である請求項1に記
    載の成形品。
  3. 【請求項3】 共重合体(B) のエポキシドの量が(B) の
    重量の10重量%以下、好ましくは0.1 〜8%である請求
    項1または2に記載の成形品。
  4. 【請求項4】 ポリアミド(A) と、エチレン/不飽和エ
    ポキシド共重合体(B)とからなる耐衝撃性ポリアミド樹
    脂組成物であって、組成物のメルトフローインデックス
    がポリアミド(A) のメルトフローインデックスを共重合
    体(B) の重量%の0.175 倍で割った比よりも大きいこと
    を特徴とする耐衝撃性ポリアミド樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 ポリアミド(A) と、エチレン/不飽和エ
    ポキシド共重合体(B)とからなる耐衝撃性ポリアミド樹
    脂組成物であって、共重合体(B) の量は、−40℃でのシ
    ャルピー衝撃強度をポリアミド(A) 単独の場合の3〜6
    倍にするのに十分な量であり、共重合体(B) 中のエポキ
    シドの量は組成物のメルトフローインデックスは、ポリ
    アミド(A) のメルトフローインデックスを共重合体(B)
    の重量%の0.175 倍で割った比よりも大きくなるように
    した量であることを特徴とする耐衝撃性ポリアミド樹脂
    組成物。
  6. 【請求項6】 共重合体(B) が40重量%以下の(メタ)
    アクリレートと10重量%以下の不飽和エポキシドとを含
    有するエチレン/アルキル(メタ)アクリレート/不飽
    和エポキシド共重合体である請求項4または5に記載の
    組成物。
  7. 【請求項7】 共重合体 (B)が20〜35重量%のアルキル
    (メタ)アクリレートと 0.1〜8重量%のグリシジル
    (メタ)アクリレートとを含有するエチレン/アルキル
    (メタ)アクリレート/グリシジル(メタ)アクリレー
    ト共重合体である請求項6に記載の組成物。
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