JPWO2018199239A1 - ポリエステルエラストマー樹脂組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
(1)芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールとを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル、及び脂肪族ポリカーボネートから選ばれる少なくとも1種のソフトセグメントが結合されてなる熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)、脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)、芳香族カルボジイミド化合物(C)、及びポリアミド樹脂(D)を、(A)100質量部に対して(B)0.1〜2質量部、(C)0.1〜2質量部、(D)0.5〜10質量部の割合で含有することを特徴とするポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(2)脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)が、熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)の末端カルボキシ基量を1とした場合、カルボジイミド官能基量が0.3〜1.5当量となるような量で配合されている、(1)に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(3)ポリアミド樹脂(D)がポリアミド6及び/又は2元あるいは3元以上の共重合ポリアミド樹脂からなる(1)または(2)に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(4)芳香族アミン系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、及びリン系酸化防止剤から選ばれる少なくとも1種の酸化防止剤をさらに含有し、前記酸化防止剤を、熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)100質量部に対して0.01〜3質量部の割合で含有する、(1)〜(3)のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(5)ポリエステルエラストマー樹脂組成物の還元粘度が、2.0〜3.5dl/g、酸価が0〜5eq/tである、(1)〜(4)のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(6)ポリエステルエラストマー樹脂組成物に尿素化合物含有グリースを塗布した状態での130℃、300時間処理後の還元粘度が、2.0dl/g以上である、(1)〜(5)のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
(7)熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂(A)のソフトセグメントが、脂肪族ポリエーテルである、(1)〜(6)のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
本発明で使用する熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)は、ハードセグメントとソフトセグメントからなる。ハードセグメントは、ポリエステルからなる。ハードセグメントのポリエステルを構成する芳香族ジカルボン酸としては、通常の芳香族ジカルボン酸が広く用いられ、特に限定されないが、主たる芳香族ジカルボン酸としてはテレフタル酸又はナフタレンジカルボン酸(異性体の中では2,6−ナフタレンジカルボン酸が好ましい)であることが望ましい。これらの芳香族ジカルボン酸の含有量は、ハードセグメントのポリエステルを構成する全ジカルボン酸中、70モル%以上であることが好ましく、80モル%以上であることがより好ましい。その他のジカルボン酸成分としては、ジフェニルジカルボン酸、イソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロ無水フタル酸などの脂環族ジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸などの脂肪族ジカルボン酸などが挙げられる。これらは、熱可塑性ポリエステルエラストマーの融点を大きく低下させない範囲で用いられることができ、その量は全酸成分の30モル%以下、好ましくは20モル%以下である。
本発明では、化合物中に芳香環を有していても、カルボジイミド基に直接、結合しているのが脂肪族及び/又は脂環族基である化合物は、脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)とする。本発明で使用する脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)は、増粘剤としての役割を有する。本発明で使用する脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)は、脂環族及び/又は脂肪族の化合物から成り、1分子内にカルボジイミド基(−N=C=N−の構造)を2つ以上有するポリカルボジイミドであればよい。
本発明では、カルボジイミド基に直接、芳香環が結合している化合物を芳香族カルボジイミド化合物(C)とする。本発明で使用する芳香族カルボジイミド化合物(C)は、熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)の分子鎖酸末端の封鎖剤としての役割を果たす。さらに、脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)と所定量ずつ含有することで、長期連続成形時の金型汚染の抑制、及び優れた耐グリース性と耐熱性を達成する役割を果たす。芳香族カルボジイミド化合物(C)の分解物である芳香族イソシアネート化合物は、失活しやすいので発生しても金型汚染の原因になりにくいためと考えられる。本発明で使用する芳香族カルボジイミド化合物(C)は、芳香族の化合物から成り、1分子内にカルボジイミド基(−N=C=N−の構造)を1つ以上有するカルボジイミドであればよい。
芳香族カルボジイミドを製造するための原料となる有機イソシアネートとしては、例えば、2,6−ジイソプロピルフェニルイソシアネートを用いることができる。
芳香族カルボジイミドを製造するための原料となる有機ジイソシアネートとしては、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、3,3’,5,5’−テトライソプロピルビフェニル−4,4’−ジイソシアネート、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートから選ばれる1種又は2種以上を用いることができる。
これらの中では、安定性が高く、ポリエステルエラストマー樹脂組成物に優れた耐加水分解性を付与する観点から、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2,4−ジイソシアネートが好ましい。
本発明で使用するポリアミド樹脂(D)は、ポリエステルエラストマーの耐熱老化性を向上させる役割を有する。本発明で使用するポリアミド樹脂(D)とは、分子鎖中にアミド結合を有する高分子化合物であり、炭素数2〜20の脂肪族炭化水素基またはその置換脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜16の芳香族炭化水素基またはその置換芳香族炭化水素基を有するジアミンと、炭素数2〜20の脂肪族炭化水素基またはその置換脂肪族炭化水素基、または炭素数6〜16の芳香族炭化水素基またはその置換芳香族炭化水素基を有するジカルボン酸から得られるポリアミド、ラクタムから得られる重合体、ω−アミノカルボン酸から得られる重合体などが挙げられる。例えば、アジピン酸、セバシン酸、リノール酸、ドデカンジオン酸などとエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、メタキシリレンジアミンなどとの反応により得られる塩の重合体が挙げられ、これらの共重合体または2種類以上を組み合わせて使用してもよい。具体的には、ラクタム又はω−アミノカルボン酸から得られる、ポリアミド4、ポリアミド6、ポリアミド7、ポリアミド8、ポリアミド9、ポリアミド11、ポリアミド12、ジアミンとジカルボン酸から得られる、ポリアミド66、ポリアミド69、ポリアミド610、ポリアミド611、ポリアミド612、ポリアミド6T、ポリアミド6I、ポリアミドMXD6、共重合体である、ポリアミド6/66、ポリアミド6/610、ポリアミド6/6T、ポリアミド6I/6T、ポリアミド6/66/12等が挙げられる。これらのポリアミド樹脂の中でもポリアミド6及び/又は2元あるいは3元以上の共重合ポリアミド樹脂を用いた場合に、より優れた効果が発現出来る。ポリアミド樹脂(D)は、2元あるいは3元以上の共重合ポリアミド樹脂がより好ましい。
本発明におけるポリエステルエラストマー樹脂組成物は、還元粘度が2.0〜3.5dl/gであることが好ましい。より好ましくは、2.1〜3.0dl/gであり、より好ましくは、2.2〜2.9dl/gである。還元粘度が上記範囲よりも小さい場合、樹脂組成物としての耐熱老化性が不十分であり、目的とする耐グリース性能が得られない傾向がある。還元粘度が上記範囲より大きい場合は、成形加工性、特に射出成形時のフローマークなど成形品の外観不良が生じやすい傾向がある。
セイコー電子工業株式会社製の示差走査熱量分析計「DSC220型」を使用した。具体的には、測定試料5mgをアルミパンに入れ、蓋を押さえて密封し、窒素中で250℃で2分間溶融した後、降温速度20℃/分で50℃まで降温し、さらに50℃から250℃まで20℃/分で昇温し、サーモグラム曲線を測定した。得られたサーモグラム曲線から、融解による、吸熱ピークを求め、これを融点とした。
充分乾燥したポリエステルエラストマー樹脂組成物0.02gをフェノール/テトラクロロエタン(質量比6/4)の混合溶媒10mlに溶解し、ウベローゼ粘度計で30℃で還元粘度を測定した。
試料0.2gを精秤し、20mlのクロロホルムに溶解し、0.01Nの水酸化カリウム(エタノール溶液)で滴定して、酸価を求めた。指示薬にはフェノールフタレインを用いた。
試料3gを秤量し、m−クレゾール80mlに溶解させて溶液を調製した。この溶液について、京都電子工業社製「AT−500N」を用い、滴定液として0.05mol/lの過塩素酸メタノール溶液を用いて電位差適定法により滴定を行ない、アミン価を求めた。
ポリアミド樹脂の相対粘度の測定方法は、一般的に、溶解に使用する溶剤の種類により、メタクレゾール、96%硫酸、及び90%ギ酸の三種類の溶剤による方法があるが、本発明におけるポリアミド樹脂(C)の相対粘度は、98%硫酸溶液(ポリアミド樹脂濃度1g/dl、温度25℃)で測定した。
(ポリエステルエラストマーA1)
特開平9−59491号公報に記載の方法により、テレフタル酸/1,4−ブタンジオール/ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG:数平均分子量1500)が100/88/12(モル比)の熱可塑性ポリエステルエラストマーを製造して、これをポリエステルエラストマーA1とした。
このポリエステルエラストマーA1の融点は197℃、還元粘度は1.86dl/g、酸価は38eq/tであった。
(ポリエステルエラストマーA2)
特開平9−59491号公報に記載の方法により、テレフタル酸/1,4−ブタンジオール/ポリオキシテトラメチレングリコール(PTMG:数平均分子量2000)が100/90/10(モル比)の熱可塑性ポリエステルエラストマーを製造して、これをポリエステルエラストマーA2とした。
このポリエステルエラストマーA2の融点は205℃、還元粘度は2.15dl/g、酸価は35eq/tであった。
(ポリエステルエラストマーA3)
ポリエステルエラストマーA1を真空状態で190℃、20時間処理して、これをポリエステルエラストマーA3とした。
このポリエステルエラストマーA3の融点は201℃、還元粘度は2.86dl/g、酸価は21eq/tであった。
・脂環族ポリカルボジイミド化合物(B1):カルボジライトLA−1(日清紡社製、カルボジイミド価:4050eq/t)
・脂環族ポリカルボジイミド化合物(B2):カルボジライトHMV−15CA(日清紡社製、カルボジイミド価:3820eq/t)
・芳香族カルボジイミド化合物(C1):スタバクゾール1LF(ランクセス社製、数平均分子量360)
・芳香族カルボジイミド化合物(C2):スタバクゾールP(ランクセス社製、数平均分子量3500)
・芳香族カルボジイミド化合物(C3):スタバクゾールP100(ランクセス社製、数平均分子量10000)
・ポリアミド6/66/12(相対粘度1.3、アミン価490eq/t)
離型剤:
リコワックスE(クラリアント社製)
芳香族アミン系酸化防止剤:
ノンフレックスDCD(大内新興化学社製)(4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン)
ヒンダードフェノール系酸化防止剤:
Irganox1010(BASF社製)
ヒンダードフェノール系酸化防止剤:
Irganox1098(BASF社製)
硫黄系酸化防止剤:
ラスミットLG(第一工業製薬社製)(ジラウリルチオジプロピオネート)
表1に記載の配合組成に従って熱可塑性ポリエステルエラストマー100質量部に対して各種添加剤を、二軸スクリュー式押出機を用いて240℃で溶融混練した後、ペレット化して、実施例1〜7及び比較例1〜5のペレットを得た。これらのペレットを用いて、以下の評価を行った。結果を表1に示す。
増稠剤として尿素化合物を含有するグリース(レアマックスSLF)を用いて、以下の屈曲疲労試験および熱老化後の引張試験、還元粘度測定で評価した。
[屈曲疲労性試験]
デマッチャ屈曲き裂試験機BE−102(テスター産業株式会社製)を用い、以下の所定の試験片について、130℃の雰囲気下で、チャック間を75mmと19mmにする繰り返し屈曲を300回/分の速度で実施し、破断に至るまでの回数にて耐屈曲疲労性を評価した。試験片としては、シリンダー温度240℃、金型温度50℃で作製した射出成形品(幅20mm、長さ100mm、厚さ3.6mm、長さ方向の中央部の20mm幅全体に、R2.4の溝部有り)を用いた。なお、耐グリース性を確認するために、試験片のR2.4の溝部の裏面にグリース3gを均一に塗布した状態で試験を行った。
[熱老化後の引張試験]
シリンダー温度240℃、金型温度50℃で作製した射出成形品(幅100mm、長さ100mm、厚み2.0mm)の樹脂の流動方向に対し、直角方向にJIS3号ダンベル形状に打ち抜き、試験片を作製した。試験片の片面にグリース3gを均一に塗布した状態で、140℃の熱風乾燥機で300時間アニールし、その後、JIS K6251:2010に準じて引張伸度(切断時伸び)を測定した。
[熱老化後の還元粘度測定]
シリンダー温度240℃、金型温度50℃で作製した射出成形品(幅100mm、長さ100mm、厚み2.0mm)の試験片を用いた。試験片の片面にグリース10gを均一に塗布した状態で、130℃の熱風乾燥機で300時間アニールし、その後、上述したポリエステルエラストマー樹脂組成物の還元粘度測定方法により、還元粘度を測定した。
シリンダー温度240℃、金型温度50℃で作製した射出成形品(幅100mm、長さ100mm、厚み2.0mm)の樹脂の流動方向に対し、直角方向にJIS3号ダンベル形状に打ち抜き、試験片を作製した。150℃の熱風乾燥機で500時間アニールし、その後、JIS K6251:2010に準じて引張伸度(切断時伸び)を測定した。
電動射出成形機EC−100N(東芝成形機械製)を使用して、シリンダー温度300℃、金型温度50℃、射出8秒、冷却10秒、100×100×1mmt金型(材質STVAX)で成形し、下記の指標で判断した。
×:500shot未満で金型への貼り付きが発生。
○:500shot以上でも金型への貼り付き無し。
ここで、金型への貼り付きとは、射出成形後に成形品が固定側に貼り付き、成形品を自動に取り出すことができない状態を示す。表1でのshot数は、500shotでも貼り付き無しの場合、(500)と表し、500shot未満で貼り付きが発生した場合、そのshot数を示した。
Claims (7)
- 芳香族ジカルボン酸と脂肪族及び/又は脂環族ジオールとを構成成分とするポリエステルからなるハードセグメントと、脂肪族ポリエーテル、脂肪族ポリエステル、及び脂肪族ポリカーボネートから選ばれる少なくとも1種のソフトセグメントが結合されてなる熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)、脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)、芳香族カルボジイミド化合物(C)、及びポリアミド樹脂(D)を、(A)100質量部に対して(B)0.1〜2質量部、(C)0.1〜2質量部、(D)0.5〜10質量部の割合で含有することを特徴とするポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 脂環族ポリカルボジイミド化合物及び/又は脂肪族ポリカルボジイミド化合物(B)が、熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)の末端カルボキシ基量を1とした場合、カルボジイミド官能基量が0.3〜1.5当量となるような量で配合されている、請求項1に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- ポリアミド樹脂(D)がポリアミド6及び/又は2元あるいは3元以上の共重合ポリアミド樹脂からなる請求項1または2に記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 芳香族アミン系酸化防止剤、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤、及びリン系酸化防止剤から選ばれる少なくとも1種の酸化防止剤をさらに含有し、前記酸化防止剤を、熱可塑性ポリエステルエラストマー(A)100質量部に対して0.01〜3質量部の割合で含有する、請求項1〜3のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- ポリエステルエラストマー樹脂組成物の還元粘度が、2.0〜3.5dl/g、酸価が0〜5eq/tである、請求項1〜4のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- ポリエステルエラストマー樹脂組成物に尿素化合物含有グリースを塗布した状態での130℃、300時間処理後の還元粘度が、2.0dl/g以上である、請求項1〜5のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
- 熱可塑性ポリエステルエラストマー樹脂(A)のソフトセグメントが、脂肪族ポリエーテルである、請求項1〜6のいずれかに記載のポリエステルエラストマー樹脂組成物。
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