JP2019178231A - Method for producing polyamide resin composition and method for producing molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポリアミド樹脂組成物の製造方法および成形体の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polyamide resin composition and a method for producing a molded body.
ガラス繊維などの繊維状充填材を含むポリアミド樹脂組成物は、機械的特性や熱的特性に優れることから、自動車部品などの金属部品を代替し、軽量化に貢献する材料として検討されている。ガラス繊維を含むポリアミド樹脂組成物は、一般的には、ポリアミド樹脂と、ガラス繊維チョップドストランドとを押出機中にて溶融混練して得られる。 Polyamide resin compositions containing fibrous fillers such as glass fibers are excellent in mechanical properties and thermal properties, and are therefore considered as materials that contribute to weight reduction by substituting metal parts such as automobile parts. The polyamide resin composition containing glass fibers is generally obtained by melt-kneading a polyamide resin and glass fiber chopped strands in an extruder.
このようなポリアミド樹脂組成物では、ガラス繊維の充填率を高めることで、成形体の強度を向上させることができるが、実際は、アルミニウムよりも強度が低く、用途が限られている。 In such a polyamide resin composition, it is possible to improve the strength of the molded body by increasing the filling rate of the glass fiber, but in reality, the strength is lower than that of aluminum and its use is limited.
ポリアミド樹脂組成物の成形体の強度を向上させる方法として、例えば特許文献1には、ポリアミド樹脂と、ポリオレフィン樹脂と、平均繊維長が2mm以上の長繊維とを含み、プルトリュージョン法で製造される長繊維強化ポリアミド樹脂組成物が開示されている。また、特許文献2には、ポリアミド樹脂(A)と、引張強度が5.1GPa以上の炭素繊維(B)とを含む炭素繊維強化樹脂組成物が開示されている。 As a method for improving the strength of a molded article of a polyamide resin composition, for example, Patent Document 1 includes a polyamide resin, a polyolefin resin, and long fibers having an average fiber length of 2 mm or more, and is manufactured by a pultrusion method. A long fiber reinforced polyamide resin composition is disclosed. Patent Document 2 discloses a carbon fiber reinforced resin composition containing a polyamide resin (A) and a carbon fiber (B) having a tensile strength of 5.1 GPa or more.
しかしながら、特許文献1に示されるような長繊維を含むポリアミド樹脂組成物は、プルトリュージョン法で製造するため、特殊な設備が必要であり、製造コストが高くなりやすい。また、特許文献2の炭素繊維強化樹脂組成物は、良好な機械的強度(剛性)を有する成形体を付与しうるものの、未だ機械的強度は十分ではなかった。 However, since the polyamide resin composition containing long fibers as disclosed in Patent Document 1 is produced by the pultrusion method, special equipment is required, and the production cost tends to be high. Moreover, although the carbon fiber reinforced resin composition of patent document 2 can provide the molded object which has favorable mechanical strength (rigidity), mechanical strength is still not enough.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高い機械的強度(剛性)を有する成形体を付与しうるポリアミド樹脂組成物の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, and it aims at providing the manufacturing method of the polyamide resin composition which can provide the molded object which has high mechanical strength (rigidity).
本発明の第一は、以下の構成を有するポリアミド樹脂組成物の製造方法に関する。
[1] 押し出し方向の上流側から、メインフィード口、第1サイドフィード口、および第2サイドフィード口をこの順に有する押出機を用いて、ポリアミド樹脂組成物を製造する方法であって、前記メインフィード口からポリアミド樹脂(A)を供給し、溶融させる工程と、前記第1サイドフィード口から炭素繊維(B)の一部を供給し、前記溶融させたポリアミド樹脂(A)と前記炭素繊維(B)の一部とを溶融混練する工程と、前記第2サイドフィード口から前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部をさらに供給し、前記ポリアミド樹脂(A)と前記炭素繊維(B)の一部との溶融混練物と、前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部とを溶融混練する工程とを含み、前記炭素繊維(B)の一部の供給量をX、前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部の供給量をYとしたとき、X/Y=45/55〜80/20(質量比)である、ポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[2] 前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部は、前記炭素繊維(B)の残りの全部である、[1]に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[3] 前記押出機のスクリューの長さをLとしたとき、前記メインフィード口と前記第1サイドフィード口との間隔は、0.34L〜0.75Lであり、前記第1サイドフィード口と前記第2サイドフィード口との間隔は、0.24L〜0.55Lである、[1]または[2]に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[4] 前記ポリアミド樹脂組成物は、前記ポリアミド樹脂(A)と前記炭素繊維(B)の合計を100質量部としたとき、前記ポリアミド樹脂(A)40〜90質量部と、
前記炭素繊維(B)10〜60質量部とを含む、[1]〜[3]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[5] 前記ポリアミド樹脂(A)の示差走査熱量計で測定される融点(Tm)は、290〜340℃である、[1]〜[4]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[6] 前記ポリアミド樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)と、ジアミンに由来する成分単位(a2)とを含み、前記ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)は、前記ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)の合計100モル%に対して、テレフタル酸に由来する成分単位20〜100モル%と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜80モル%および炭素原子数4〜20の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜40モル%の少なくとも一方とを含み、前記ジアミンに由来する成分単位(a2)は、前記ジアミンに由来する成分単位(a2)の合計100モル%に対して、炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位および炭素原子数4〜20の脂環族ジアミンに由来する成分単位の少なくとも一方を合計50〜100モル%含む、[1]〜[5]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[7] 前記ジアミンに由来する成分単位(a2)は、前記ジアミンに由来する成分単位(a2)の合計100モル%に対して、前記炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位を50〜100モル%含む、[6]に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[8] 前記炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位は、1,6−ヘキサンジアミンに由来する成分単位である、[7]に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[9] 前記炭素繊維(B)は、PAN系炭素繊維である、[1]〜[8]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[10] 前記供給される前記炭素繊維(B)の平均繊維長は、2〜20mmである、[1]〜[9]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
[11] 前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部がさらに供給された溶融混練物を冷却固化した後、切断して、ペレットを得る工程をさらに含む、[1]〜[10]のいずれかに記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。
1st of this invention is related with the manufacturing method of the polyamide resin composition which has the following structures.
[1] A method for producing a polyamide resin composition using an extruder having a main feed port, a first side feed port, and a second side feed port in this order from the upstream side in the extrusion direction. A step of supplying and melting the polyamide resin (A) from the feed port, a part of the carbon fiber (B) from the first side feed port, and the molten polyamide resin (A) and the carbon fiber ( A step of melt-kneading a part of B), and further supplying at least a part of the remaining carbon fiber (B) from the second side feed port, and the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) And a step of melt-kneading at least a part of the remaining carbon fiber (B), wherein a supply amount of the carbon fiber (B) is X, and the carbon fiber (B) The manufacturing method of the polyamide resin composition which is X / Y = 45 / 55-80 / 20 (mass ratio) when the supply amount of at least one part of the remainder is set to Y.
[2] The method for producing a polyamide resin composition according to [1], wherein at least a part of the remaining carbon fiber (B) is the entire remaining carbon fiber (B).
[3] When the length of the screw of the extruder is L, an interval between the main feed port and the first side feed port is 0.34L to 0.75L, and the first side feed port The method for producing a polyamide resin composition according to [1] or [2], wherein an interval from the second side feed port is 0.24 L to 0.55 L.
[4] The polyamide resin composition has 40 to 90 parts by mass of the polyamide resin (A) when the total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) is 100 parts by mass.
The manufacturing method of the polyamide resin composition in any one of [1]-[3] containing the said carbon fiber (B) 10-60 mass parts.
[5] Production of the polyamide resin composition according to any one of [1] to [4], wherein the polyamide resin (A) has a melting point (Tm) measured by a differential scanning calorimeter of 290 to 340 ° C. Method.
[6] The polyamide resin (A) includes a component unit (a1) derived from dicarboxylic acid and a component unit (a2) derived from diamine, and the component unit (a1) derived from the dicarboxylic acid is Component unit 20-100 mol% derived from terephthalic acid and component unit 0-80 mol derived from aromatic dicarboxylic acid other than terephthalic acid with respect to 100 mol% in total of component units (a1) derived from dicarboxylic acid % And component units derived from aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms and at least one of 0 to 40 mol% of component units, and component unit (a2) derived from diamine is a component unit derived from diamine ( Based on a component unit derived from a linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms and an alicyclic diamine having 4 to 20 carbon atoms with respect to a total of 100 mol% of a2) The method for producing a polyamide resin composition according to any one of [1] to [5], comprising a total of 50 to 100 mol% of at least one of the coming component units.
[7] The component unit (a2) derived from the diamine is derived from the linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms with respect to 100 mol% in total of the component unit (a2) derived from the diamine. The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in [6] which contains the component unit to perform 50-100 mol%.
[8] The production of the polyamide resin composition according to [7], wherein the component unit derived from the linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms is a component unit derived from 1,6-hexanediamine. Method.
[9] The method for producing a polyamide resin composition according to any one of [1] to [8], wherein the carbon fiber (B) is a PAN-based carbon fiber.
[10] The method for producing a polyamide resin composition according to any one of [1] to [9], wherein an average fiber length of the supplied carbon fiber (B) is 2 to 20 mm.
[11] Any one of [1] to [10], further including a step of cooling and solidifying the melt-kneaded product to which at least a part of the remaining carbon fiber (B) is further supplied and then cutting to obtain pellets. A process for producing a polyamide resin composition according to claim 1.
本発明の第二は、以下の構成を有する成形体の製造方法に関する。
[12] [1]〜[11]のいずれかに記載の製造方法によりポリアミド樹脂組成物を製造する工程と、前記得られたポリアミド樹脂組成物を成形する工程とを含む、成形体の製造方法。
[13] 前記成形体の曲げ強度は、470MPa以上である、[12]に記載の成形体の製造方法。
2nd of this invention is related with the manufacturing method of the molded object which has the following structures.
[12] A method for producing a molded body, comprising a step of producing a polyamide resin composition by the production method according to any one of [1] to [11] and a step of shaping the obtained polyamide resin composition. .
[13] The method for producing a molded body according to [12], wherein the molded body has a bending strength of 470 MPa or more.
本発明によれば、高い機械的強度(剛性)を有する成形体を付与しうるポリアミド樹脂組成物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the polyamide resin composition which can provide the molded object which has high mechanical strength (rigidity) can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1.ポリアミド樹脂組成物の製造方法
本実施の形態に係るポリアミド樹脂組成物の製造方法は、1)ポリアミド樹脂(A)を溶融させる工程と、2)溶融させたポリアミド樹脂(A)に炭素繊維(B)の一部を供給し、溶融混練する工程と、3)ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の一部との溶融混練物に、炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部をさらに供給して、溶融混練する工程とを含む。
1. Manufacturing method of polyamide resin composition The manufacturing method of the polyamide resin composition according to the present embodiment includes 1) a step of melting the polyamide resin (A), and 2) carbon fiber (B) in the molten polyamide resin (A). A part of the carbon fiber (B) is added to the melt kneaded product of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B). Supplying and melt-kneading.
1)〜3)の工程は、任意の混練機を用いて行うことができる。なかでも、押出機を用いることが好ましい。押出機は、特に限定されず、例えば単軸押出機、二軸押出機などを用いることができる。なかでも、混練性が高く、炭素繊維(B)を高度に分散させうる観点から、二軸押出機が好ましい。 Steps 1) to 3) can be performed using any kneader. Among these, it is preferable to use an extruder. An extruder is not specifically limited, For example, a single screw extruder, a twin screw extruder, etc. can be used. Among these, a twin screw extruder is preferable from the viewpoint of high kneadability and high dispersion of the carbon fiber (B).
まず、ポリアミド樹脂組成物の製造方法に用いられる製造装置の構成について説明する。 First, the structure of the manufacturing apparatus used for the manufacturing method of a polyamide resin composition is demonstrated.
(製造装置)
図1は、本実施の形態に係るポリアミド樹脂組成物の製造装置100の構成を示す模式図である。
(Manufacturing equipment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a polyamide resin
製造装置100は、押出機10と、ストランドコンベア30と、ストランドカッター50とを有する。
The
図1に示されるように、押出機10は、シリンダ11と、その内部に収納されたスクリュー(不図示)とを有する。また、押出機10は、シリンダ11に配置された、メインフィーダ13、第1サイドフィーダ15、第2サイドフィーダ17およびダイ19を、この順に有する。そして、ポリアミド樹脂(A)や炭素繊維(B)を、所定のフィード口からシリンダ11内にそれぞれ供給して、該シリンダ11内で溶融混練することにより、ポリアミド樹脂組成物を製造することができる。
As shown in FIG. 1, the
メインフィーダ13は、ポリアミド樹脂(A)をシリンダ11内に供給するための供給部であり、シリンダ11に配置されたメインフィード口13Aと、それと接続されたフィーダ13Bとを有する。
The
メインフィード口13Aは、シリンダ11の押し出し方向の上流側に配置された、ポリアミド樹脂(A)を供給するための供給口である。
The
フィーダ13Bは、メインフィード口13Aに、ポリアミド樹脂(A)を搬送するための定質量または定容量供給装置でありうる。定量供給装置は、ベルト式、スクリュー式、振動式などのいずれでもよい。
The
第1サイドフィーダ15は、炭素繊維(B)の一部をシリンダ11内に供給するための供給部である。第1サイドフィーダ15は、シリンダ11に配置された第1サイドフィード口15Aと、それと接続されたフィーダ15Bとを有する。
The
第1サイドフィード口15Aは、シリンダ11の、メインフィード口13Aの押し出し方向下流側に配置された、炭素繊維(B)の一部を供給するための供給口である。第1サイドフィード口15Aとメインフィード口13Aとの間隔(押し出し方向の間隔)は、スクリュー回転数などにもよるが、スクリューの長さをLとしたとき、0.34L〜0.75L程度(例えば700〜1500mm)であることが好ましい。なお、第1サイドフィード口15Aとメインフィード口13Aとの間隔は、押し出し方向における第1サイドフィード口15Aの中心線と、メインフィード口13Aの中心線との間隔をいう。
The first
フィーダ15Bは、第1サイドフィード口15Aに炭素繊維(B)を搬送するための、前述と同様の定質量または定容量供給装置である。
The
第2サイドフィーダ17は、炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部(好ましくは残り全部)をシリンダ11内に供給するための供給部であり、シリンダ11に配置された第2サイドフィード口17Aと、それと接続されたフィーダ17Bとを有する。
The
第2サイドフィード口17Aは、シリンダ11の、第1サイドフィード口15Aの押し出し方向下流側に配置された、炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部を供給するための供給口である。第2サイドフィード口17Aと第1サイドフィード口15Aとの間隔(押し出し方向の間隔)は、スクリュー回転数などにもよるが、0.24L〜0.55L程度(例えば500〜1100mm程度)であることが好ましい。なお、第2サイドフィード口17Aと第1サイドフィード口15Aとの間隔は、押し出し方向における第2サイドフィード口17Aの中心線と第1サイドフィード口15Aの中心線との間隔をいう。
The second
フィーダ17Bは、第2サイドフィード口17Aに炭素繊維(B)を搬送するための、前述と同様の定質量または定容量供給装置である。
The
サイドフィーダ(またはサイドフィード口)の数は、2つ以上であればよく、特に制限されない。製造コストを高めることなく、炭素繊維(B)を複数に分けて供給でき、質量平均繊維長を制御しやすい観点から、サイドフィーダ(またはサイドフィード口)の数は、本実施の形態のように、2つであることが好ましい。 The number of side feeders (or side feed ports) may be two or more, and is not particularly limited. The number of side feeders (or side feed ports) is as in the present embodiment from the viewpoint that the carbon fiber (B) can be divided and supplied without increasing the manufacturing cost and the mass average fiber length can be easily controlled. Two are preferable.
ダイ19は、シリンダ11内で溶融混練して得られるポリアミド樹脂組成物を吐出する。ダイ19の種類は、吐出形状に応じて適宜選択されうる。
The die 19 discharges a polyamide resin composition obtained by melt-kneading in the
押出機10は、第1サイドフィード口15Aおよび第2サイドフィード口17Aからの炭素繊維(B)の供給の前後に、それぞれニーディングゾーン(混練部)を有することが好ましい。すなわち、炭素繊維(B)の供給前のニーディングゾーンで、ポリアミド樹脂(A)を十分に溶融させることができる。また、炭素繊維(B)の供給後のニーディングゾーンで、溶融状態のポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)とを混練することで、炭素繊維(B)の折損を抑制し、質量平均繊維長を制御することができる。それにより、炭素繊維(B)の平均繊維長を良好に維持しつつ、分散性および分配性に優れるポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
The
すなわち、押出機10は、図1に示されるように、メインフィード口13Aと第1サイドフィード口15Aとの間に配置された可塑化部21(ニーディングゾーン)と、第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aとの間に配置された第1混練部23(ニーディングゾーン)と、第2サイドフィード口17Aとダイ19との間に配置された第2混練部25(ニーディングゾーン)とを有することが好ましい。
That is, as shown in FIG. 1, the
スクリューの形状は、特に制限されない。スクリューの形状を決定するスクリューエレメントとしては、通常、順フライトなどの搬送用エレメントや、混練部用エレメントがある。押出機10の第1混練部23および第2混練部25におけるスクリューの形状は、公知の混練部用エレメントによって構成されてよく、樹脂の性質や充填材の種類に応じて適宜選択されうる。たとえば、押出機10が二軸押出機である場合、第1混練部23および第2混練部25におけるスクリューの形状は、逆フライト、シールリング、順ニーディングディスク、逆ニーディングディスクなどのスクリューエレメントのうち一以上が組み合わされて構成されうる。
The shape of the screw is not particularly limited. As a screw element which determines the shape of a screw, there are usually a conveying element such as a forward flight and a kneading element. The shape of the screw in the first kneading section 23 and the
また、押出機10は、必要に応じてシリンダ11に配置される、ベント口27と、減圧装置29とをさらに有しうる(図1参照)。
Further, the
ベント口27を介して減圧排気を行う場合、スクリューは、溶融樹脂組成物をシリンダ11内で完全に充満させるためのシール部(不図示)をさらに有することが好ましい。シール部を構成するスクリューの形状は、二軸押出機の場合、逆フライトのほか、シールリング、逆ニーディングなどの幾何学的にスクリュー回転に対して昇圧能力を有するものが好適に用いられる。また、必要に応じてニーディングディスクなどのエレメントが組み合わされてもよい。
When performing vacuum exhaust through the
ベント口27の位置は、特に限定されないが、第1サイドフィード口15Aの下流側、具体的には第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aとの間に配置されうる(図1参照)。すなわち、第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード17Aとの間で減圧排気を行う場合、シール部は、ベント口27と第2サイドフィード口17Aとの間に配置されることが好ましい。
The position of the
押出機10のスクリュー径(D)や、スクリュー長さ/スクリュー径比(L/D)、スクリュー形状、スクリュー回転数、同駆動力、加熱冷却能力は、特に限定されず、溶融混練を良好に実施できるものを選択すればよい。
The screw diameter (D), screw length / screw diameter ratio (L / D), screw shape, screw rotation speed, driving force and heating / cooling capacity of the
スクリュー径Dは、溶融混練を良好に実施できるものであればよいが、例えば20〜70mmとしうる。 Although screw diameter D should just be able to implement melt-kneading satisfactorily, it can be 20-70 mm, for example.
押出機10のL/D(スクリュー長さL/スクリュー径D)は、20以上であることが好ましく、20〜80であることがより好ましく、25〜65であることがさらに好ましい。
L / D (screw length L / screw diameter D) of the
このうち、第1混練部23および第2混練部25のL/Dは、スクリューの形状や運転条件にもよるが、それぞれ2〜25であることが好ましい。第1混練部23および第2混練部25のL/Dが2以上であると、炭素繊維(B)の折れが適度に生じるため、流動性が低下しにくい。第1混練部23および第2混練部25のL/Dが25以下であると、発熱が大きくなりすぎないため、樹脂の分解や炭化、ガス発生などの不具合を抑制しやすい。第1混練部23および第2混練部25のL/Dは、上記観点から、それぞれ5〜15であることがより好ましい。
Among these, L / D of the 1st kneading part 23 and the 2nd kneading
ストランドコンベア30は、押出機10のダイ19から吐出される溶融状態のポリアミド樹脂組成物を、ストランド状に引き取りながら冷却する装置である。
The
ストランドカッター50は、ストランドコンベア30で冷却固化して得られるストランド状のポリアミド樹脂組成物を、所定の大きさに切断する装置である。
The
次に、製造装置100を用いたポリアミド樹脂組成物の製造方法について説明する。
Next, the manufacturing method of the polyamide resin composition using the
(ポリアミド樹脂組成物の製造方法)
前述の通り、本実施の形態に係るポリアミド樹脂組成物の製造方法は、1)押出機10のメインフィード口13Aからポリアミド樹脂(A)を供給して、ポリアミド樹脂(A)を溶融させる工程と、2)第1サイドフィード口15Aから炭素繊維(B)の一部を供給し、溶融させたポリアミド樹脂(A)と溶融混練する工程と、3)第2サイドフィード口15Aから炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部をさらに供給し、2)で得られた溶融混練物と溶融混練する工程とを含む。
(Manufacturing method of polyamide resin composition)
As described above, the method for producing the polyamide resin composition according to the present embodiment includes: 1) supplying the polyamide resin (A) from the
1)の工程について
ポリアミド樹脂(A)を、押出機10のメインフィード口13Aから供給する。ポリアミド樹脂(A)は、後述するポリアミド樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂(A)と基本的には同じであるため、詳細は後述する。メインフィード口13Aへのポリアミド樹脂(A)の供給は、フィーダ13Bにより行うことができる。
Step 1) The polyamide resin (A) is supplied from the
次いで、可塑化部21で、ポリアミド樹脂(A)を溶融させながら混練する。
Next, the
溶融混練温度は、ポリアミド樹脂(A)の融点(Tm)以上、ポリアミド樹脂(A)の熱分解温度以下の温度に設定すればよく、例えば(Tm+10)℃以上としうる。具体的には、200〜350℃であることが好ましい。溶融混練温度が200℃以上であると、炭素繊維(B)にかかる剪断応力を低減しやすく、炭素繊維(B)の過剰な折損を抑制しうるため、得られる成形体の機械特性に優れる。また、溶融混練温度が350℃以下であると、ポリアミド樹脂(A)の熱分解を高度に抑制しうる。溶融混練温度は、シリンダ11の温度(シリンダ温度)として調整することができる。 The melt kneading temperature may be set to a temperature not lower than the melting point (Tm) of the polyamide resin (A) and not higher than the thermal decomposition temperature of the polyamide resin (A), and may be, for example, (Tm + 10) ° C. or higher. Specifically, the temperature is preferably 200 to 350 ° C. When the melt-kneading temperature is 200 ° C. or higher, the shear stress applied to the carbon fiber (B) can be easily reduced, and excessive breakage of the carbon fiber (B) can be suppressed. Further, when the melt kneading temperature is 350 ° C. or lower, the thermal decomposition of the polyamide resin (A) can be highly suppressed. The melt kneading temperature can be adjusted as the temperature of the cylinder 11 (cylinder temperature).
2)の工程について
炭素繊維(B)の一部を、押出機10の第1サイドフィード口15Aからシリンダ11内に供給する。第1サイドフィード口15Aへの炭素繊維(B)の供給は、フィーダ15Bにより行うことができる。それにより、1)の工程で得られた、溶融されたポリアミド樹脂(A)に、炭素繊維(B)の一部を供給する。
Step 2) Part of the carbon fiber (B) is supplied into the
(炭素繊維(B))
供給される炭素繊維(B)は、特に制限されないが、ポリアクリルニトリル系樹脂を原料とするPAN系炭素繊維(B−1)や、メソフェーズピッチなどを原料するピッチ系炭素繊維(B−2)でありうる。
(Carbon fiber (B))
Although carbon fiber (B) to be supplied is not particularly limited, PAN-based carbon fiber (B-1) using polyacrylonitrile-based resin as a raw material, or pitch-based carbon fiber (B-2) using mesophase pitch as a raw material. It can be.
PAN系炭素繊維(B−1)は、前述の通り、ポリアクリルニトリル系樹脂からなる繊維を不融化させ、さらに炭化させて生成した実質的に炭素のみからなるPAN系炭素繊維(B−1)(単繊維)である。PAN系炭素繊維(B−1)は、得られるポリアミド樹脂組成物(例えばペレット)や成形体の比重を小さくしつつ、得られる成形体に高い機械的強度を付与しうる。 As described above, the PAN-based carbon fiber (B-1) is a PAN-based carbon fiber (B-1) made of substantially only carbon, which is produced by infusibilizing and carbonizing a fiber made of polyacrylonitrile resin. (Monofilament). The PAN-based carbon fiber (B-1) can impart high mechanical strength to the obtained molded body while reducing the specific gravity of the obtained polyamide resin composition (for example, pellets) and the molded body.
PAN系炭素繊維(B−1)の平均繊維径(繊維断面の直径)は、1〜20μmであることが好ましく、4〜15μmであることがより好ましく、5〜8μmであることがさらに好ましい。PAN系炭素繊維(B−1)の繊維径が1μm以上であると、PAN系炭素繊維(B−1)の比表面積を小さくすることができ、成形性に優れる。また、PAN系炭素繊維(B−1)の繊維径が20μm以下であると、取り扱い性に優れ、PAN系炭素繊維(B−1)のアスペクト比を大きくすることができ、成形体の機械特性に優れる。 The average fiber diameter (diameter of the fiber cross section) of the PAN-based carbon fiber (B-1) is preferably 1 to 20 μm, more preferably 4 to 15 μm, and further preferably 5 to 8 μm. When the fiber diameter of the PAN-based carbon fiber (B-1) is 1 μm or more, the specific surface area of the PAN-based carbon fiber (B-1) can be reduced, and the moldability is excellent. Moreover, when the fiber diameter of the PAN-based carbon fiber (B-1) is 20 μm or less, the handleability is excellent, the aspect ratio of the PAN-based carbon fiber (B-1) can be increased, and the mechanical properties of the molded body. Excellent.
PAN系炭素繊維(B−1)の平均繊維径は、任意に選んだ10本のPAN系炭素繊維(B−1)の繊維径を電子顕微鏡にて測定し、その平均値として求めることができる。PAN系炭素繊維(B−1)の繊維径は、単繊維の断面の最大フェレ径とする。 The average fiber diameter of the PAN-based carbon fibers (B-1) can be obtained as an average value by measuring the fiber diameters of 10 arbitrarily selected PAN-based carbon fibers (B-1) with an electron microscope. . The fiber diameter of the PAN-based carbon fiber (B-1) is the maximum ferret diameter of the cross section of the single fiber.
ピッチ系炭素繊維(B−2)は、前述の通り、メソフェーズピッチ(石油タール、石炭タールなどを処理して生じた部分的に液晶構造を示す樹脂、または人工的に合成されたメソフェーズピッチ)を紡糸し、不融化させ、さらに炭化させて生成した、黒鉛結晶構造が繊維軸方向に高度に発達した実質的に炭素のみからなるピッチ系炭素繊維(B−2)(単繊維)である。ピッチ系炭素繊維(B−2)は、得られるポリアミド樹脂組成物(例えばペレット)や成形体の熱膨張を抑制しつつ、成形体に高い熱伝導性を付与しうる。 As described above, the pitch-based carbon fiber (B-2) is a mesophase pitch (a resin partially showing a liquid crystal structure produced by processing petroleum tar, coal tar, or the like, or an artificially synthesized mesophase pitch). This is a pitch-based carbon fiber (B-2) (single fiber) formed by spinning, infusibilizing, and further carbonizing and having a graphite crystal structure that is highly developed in the fiber axis direction and consisting essentially of carbon. The pitch-based carbon fiber (B-2) can impart high thermal conductivity to the molded body while suppressing thermal expansion of the obtained polyamide resin composition (for example, pellets) and the molded body.
ピッチ系炭素繊維(B−2)の繊維径は、4〜15μmであることが好ましく、7〜11μmであることがより好ましい。ピッチ系炭素繊維(B−2)の繊維径が4μm以上であると、ピッチ系炭素繊維(B−2)を容易に製造しやすく、ピッチ系炭素繊維(B−2)の繊維径が15μm以下であると、取り扱い性に優れる。ピッチ系炭素繊維(B−2)の繊維径は、前述と同様の方法で測定することができる。 The fiber diameter of the pitch-based carbon fiber (B-2) is preferably 4 to 15 μm, and more preferably 7 to 11 μm. When the fiber diameter of the pitch-based carbon fiber (B-2) is 4 μm or more, the pitch-based carbon fiber (B-2) is easily manufactured, and the fiber diameter of the pitch-based carbon fiber (B-2) is 15 μm or less. When it is, it is excellent in handleability. The fiber diameter of the pitch-based carbon fiber (B-2) can be measured by the same method as described above.
炭素繊維(B)は、1種類で用いてもよいし、2種類以上を併用してもよい。たとえば、優れた熱伝導性と優れた機械特性とを両立する成形体を得る観点から、PAN系炭素繊維(B−1)と、ピッチ系炭素繊維(B−2)とを併用してもよい。本発明では、機械的強度が高い成形体を得やすい観点から、炭素繊維(B)は、少なくともPAN系炭素繊維(B−1)を含むことが好ましい。 Carbon fiber (B) may be used by 1 type and may use 2 or more types together. For example, from the viewpoint of obtaining a molded body having both excellent thermal conductivity and excellent mechanical properties, the PAN-based carbon fiber (B-1) and the pitch-based carbon fiber (B-2) may be used in combination. . In this invention, it is preferable that a carbon fiber (B) contains a PAN type carbon fiber (B-1) at least from a viewpoint of obtaining a molded object with high mechanical strength easily.
供給される炭素繊維(B)の形態は、特に制限されないが、分散性やハンドリング性の観点から、通常、複数の炭素繊維(B)の集束体(ストランド)として供給される。炭素繊維(B)の本数は、例えば1000〜100000本、好ましくは3000〜80000本でありうる。集束体の形態は、特に限定されず、長繊維であってもよいし、チョップドストランドなどであってもよい。なかでも、成形性が良好であることから、チョップドストランドが好ましい。 The form of the carbon fiber (B) to be supplied is not particularly limited, but is usually supplied as a bundle (strand) of a plurality of carbon fibers (B) from the viewpoint of dispersibility and handling properties. The number of carbon fibers (B) may be, for example, 1000 to 100,000, preferably 3000 to 80000. The form of the converging body is not particularly limited, and may be a long fiber, a chopped strand, or the like. Of these, chopped strands are preferred because of good moldability.
チョップドストランドの長さ(質量平均繊維長)は、通常、1〜20mmであることが好ましく、2〜20mmであることがより好ましく、5〜10mmであることがさらに好ましい。質量平均繊維長が一定以上であると、得られる成形体に高い機械的強度を付与しやすく、一定以下であると、溶融混練時における炭素繊維(B)の過度な折損を抑制しやすい。 The length of the chopped strand (mass average fiber length) is usually preferably 1 to 20 mm, more preferably 2 to 20 mm, and still more preferably 5 to 10 mm. When the mass average fiber length is not less than a certain value, it is easy to impart high mechanical strength to the obtained molded product, and when it is not more than a certain value, excessive breakage of the carbon fiber (B) during melt-kneading can be easily suppressed.
チョップドストランドの質量平均繊維長は、以下の方法で測定することができる。すなわち、任意に選んだ10本のチョップドストランドの繊維長を電子顕微鏡にて測定する。そして、測定された繊維長をLとしたとき、下記式(1)に当てはめて、質量平均繊維長を算出して求めることができる。
質量平均繊維長=(ΣL2)/(ΣL)・・・(1)
The mass average fiber length of the chopped strand can be measured by the following method. That is, the fiber length of 10 arbitrarily selected chopped strands is measured with an electron microscope. And when the measured fiber length is set to L, it applies to following formula (1) and can calculate and obtain | require mass average fiber length.
Mass average fiber length = (ΣL 2 ) / (ΣL) (1)
炭素繊維(B)の集束体は、前述の通り、複数の炭素繊維(B)をサイジング剤で集束させたものである。サイジング剤は、機械的強度を高める観点から、ウレタン系エマルジョン、エポキシ系エマルジョン、ナイロン系エマルジョンなどでありうる。サイジング剤の付着量は、炭素繊維(B)に対して0.3〜5質量%であることが好ましく、1.0〜3.0質量%であることがより好ましい。 As described above, the bundle of carbon fibers (B) is obtained by bundling a plurality of carbon fibers (B) with a sizing agent. The sizing agent can be a urethane-based emulsion, an epoxy-based emulsion, a nylon-based emulsion or the like from the viewpoint of increasing mechanical strength. The adhesion amount of the sizing agent is preferably 0.3 to 5% by mass and more preferably 1.0 to 3.0% by mass with respect to the carbon fiber (B).
炭素繊維(B)の集束体のストランド強度は、特に制限されず、3.0〜7.0GPaでありうるが、得られる成形体の靱性を損ないにくくし、かつ本発明がより有効である観点では、3.5〜5GPaであることが好ましい。炭素繊維(B)の集束体のストランド強度は、JIS R7601に準拠した引張試験により測定することができる。 The strand strength of the bundle of carbon fibers (B) is not particularly limited, and may be 3.0 to 7.0 GPa. However, the toughness of the obtained molded body is hardly impaired, and the aspect in which the present invention is more effective. Then, it is preferable that it is 3.5-5GPa. The strand strength of the bundle of carbon fibers (B) can be measured by a tensile test in accordance with JIS R7601.
2)の工程での第1サイドフィード口15Aからの炭素繊維(B)の供給量をX、3)の工程での第2サイドフィード口17Aからの炭素繊維(B)の供給量をYとしたとき、X/Y=45/55〜80/20(質量比)であることが好ましい。それにより、第1サイドフィード口15Aおよび第2サイドフィード口17Aからの炭素繊維(B)の供給量が上記範囲内であれば、折れすぎたり、あるいは折れ方が不足したりしすぎることがなく、炭素繊維(B)を所定の質量平均繊維長に、さらには所定の繊維長分布に調整することができる。上記観点から、X/Y=50/50〜80/20(質量比)であることが好ましく、60/40〜80/20(質量比)であることがより好ましい。なお、炭素繊維(B)の供給量の合計は、得られるポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の含有量が後述する範囲となるように調整される。
The amount of carbon fiber (B) supplied from the first
次いで、第1混練部23で、溶融させたポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の一部とを溶融混練する。溶融混練温度は、前述と同様としうる。 Next, in the first kneading unit 23, the melted polyamide resin (A) and a part of the carbon fiber (B) are melt-kneaded. The melt kneading temperature can be the same as described above.
3)の工程について
炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部(好ましくは残部)を、第2サイドフィード口17Aから供給する。第2サイドフィード口17Aへの炭素繊維(B)の供給は、フィーダ17Bにより行うことができる。それにより、2)の工程で得られた溶融混練物(ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の一部との溶融混練物)に、炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部を供給する。
Step 3) At least a part (preferably the remaining part) of the carbon fiber (B) is supplied from the second
第2サイドフィード口17Aからの炭素繊維(B)の供給量は、X/Yが上記範囲となるように調整される。
The supply amount of the carbon fiber (B) from the second
次いで、第2混練部25で、炭素繊維(B)の一部が添加されたポリアミド樹脂(A)と、炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部(好ましくは残部)とを溶融混練する。溶融混練温度は、前述と同様としうる。
Next, in the
1)〜3)の工程を通じて、スクリューの回転数は、溶融混練を十分に行える程度であればよく、特に限定されないが、例えば同方向二軸押出機である場合、100〜300rpmであることが好ましい。押出機10のスクリュー回転数が100rpm以上であると、炭素繊維(B)の分散性を高度に高めることができる。また、押出機10のスクリュー回転数が300rpm以下であると、炭素繊維(B)の過剰な折損を高度に抑制することができる。
Through the steps 1) to 3), the number of rotations of the screw is not particularly limited as long as it can sufficiently perform melt-kneading. For example, in the case of a co-directional twin-screw extruder, it may be 100 to 300 rpm. preferable. When the screw rotation speed of the
このようにして得られた溶融混練物を、ダイ19から吐出させる。そして、吐出された溶融状態のポリアミド樹脂組成物を冷却固化させて、ポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
The melt-kneaded material thus obtained is discharged from the
得られるポリアミド樹脂組成物の形態は、特に制限されず、ペレット状であってもよいし、粉末状(粉状)であってもよい。 The form of the polyamide resin composition to be obtained is not particularly limited, and may be in the form of pellets or powder (powder).
すなわち、本実施の形態では、4)得られた溶融樹脂組成物を冷却固化した後、切断して、ペレットを得る工程をさらに実施することができる。 That is, in the present embodiment, 4) a step of cooling and solidifying the obtained molten resin composition and then cutting to obtain pellets can be further performed.
4)の工程について
具体的には、ダイ19から吐出された溶融混練物を、ストランドコンベア30にて、例えばストランド状に引き取りながら、冷却固化させる(図1参照)。そして、得られたストランド状のポリアミド樹脂組成物を、ストランドカッター50で所定の大きさに切断して、ペレット状のポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
Step 4) Specifically, the melt-kneaded material discharged from the
(効果)
このように、本実施の形態では、第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aの少なくとも2箇所から、所定の比率で炭素繊維(B)を分けて供給する。そして、第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aとの間(第1混練部23)で、ポリアミド樹脂(A)と、一部の炭素繊維(B)とを溶融混練した後;第2サイドフィード口17Aとダイ19との間(第2混練部25)で、ポリアミド樹脂(A)と一部の炭素繊維(B)との溶融混練物に、残りの炭素繊維(B)をさらに溶融混練する。それにより、溶融混練時に、炭素繊維(B)が折れすぎたり、折れが不足したりすることなく、平均繊維長を適度な範囲に調整することができる。具体的には、炭素繊維(B)を分割して供給することで、ポリアミド樹脂(A)中での炭素繊維(B)の分散性が高まり、両者の接着界面が増加すると考えられる。それにより、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の密着強度が高まり、強度の高い成形体を付与しうると考えられる。
(effect)
Thus, in the present embodiment, the carbon fibers (B) are separately supplied at a predetermined ratio from at least two locations of the first
なお、本実施の形態では、2つのサイドフィード口から炭素繊維(B)をそれぞれ供給する例を示したが、これに限定されず、3つ以上のサイドフィード口から炭素繊維(B)をそれぞれ供給してもよい。例えば、押出機10が、第2サイドフィード口17Aの押し出し方向下流側に配置された第3サイドフィード口(不図示)をさらに有する場合、第1サイドフィード口15Aからの炭素繊維(B)の供給量Xと、第2サイドフィード口17Aからの炭素繊維(B)の供給量Yが前述のX/Yの質量比を満たしていればよい。
In addition, in this Embodiment, although the example which each supplies carbon fiber (B) from two side feed ports was shown, it is not limited to this, Carbon fiber (B) is each transmitted from three or more side feed ports You may supply. For example, when the
また、本実施の形態では、ペレット状のポリアミド樹脂組成物を製造する例を示したが、これに限定されず、粉末状(粉砕物)のポリアミド樹脂組成物を製造してもよい。 Moreover, although the example which manufactures a pellet-like polyamide resin composition was shown in this Embodiment, it is not limited to this, You may manufacture the polyamide resin composition of a powder form (pulverized material).
次に、本実施の形態に係るポリアミド樹脂組成物の製造方法で得られるポリアミド樹脂組成物について説明する。 Next, the polyamide resin composition obtained by the method for producing a polyamide resin composition according to the present embodiment will be described.
2.ポリアミド樹脂組成物
本実施の形態に係るポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(A)と、炭素繊維(B)とを含む。
2. Polyamide resin composition The polyamide resin composition according to the present embodiment includes a polyamide resin (A) and carbon fibers (B).
2−1.ポリアミド樹脂(A)
ポリアミド樹脂(A)の融点(Tm)は、290〜340℃であることが好ましい。ポリアミド樹脂(A)の融点が290℃以上であると、ポリアミド樹脂組成物の成形体に高い耐熱性を付与しやすい。また、ポリアミド樹脂(A)の融点が340℃以下であると、成形温度を過剰に高くする必要がないため、溶融重合や溶融成形時における樹脂や他の成分の熱分解を抑制できる。ポリアミド樹脂(A)の融点は、300〜330℃であることがより好ましい。
2-1. Polyamide resin (A)
The melting point (Tm) of the polyamide resin (A) is preferably 290 to 340 ° C. When the melting point of the polyamide resin (A) is 290 ° C. or higher, high heat resistance is easily imparted to the molded body of the polyamide resin composition. Further, when the melting point of the polyamide resin (A) is 340 ° C. or lower, it is not necessary to excessively increase the molding temperature, and therefore, thermal decomposition of the resin and other components during melt polymerization or melt molding can be suppressed. The melting point of the polyamide resin (A) is more preferably 300 to 330 ° C.
ポリアミド樹脂(A)の示差走査熱量計(DSC)により測定されるガラス転移温度(Tg)は、80〜150℃であることが好ましく、90〜135℃であることがより好ましい。 The glass transition temperature (Tg) of the polyamide resin (A) measured by a differential scanning calorimeter (DSC) is preferably 80 to 150 ° C, and more preferably 90 to 135 ° C.
ポリアミド樹脂(A)の融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(例えばDSC220C型、セイコーインスツル社製)にて測定することができる。具体的な測定条件は、後述の実施例と同様としうる。 The melting point (Tm) and glass transition temperature (Tg) of the polyamide resin (A) can be measured with a differential scanning calorimeter (for example, DSC220C type, manufactured by Seiko Instruments Inc.). Specific measurement conditions may be the same as in the examples described later.
ポリアミド樹脂(A)の融点(Tm)やガラス転移温度(Tg)は、例えば後述するジカルボン酸に由来する成分単位(a1)の組成によって調整されうる。ポリアミド樹脂(A)の融点を高めるためには、例えばテレフタル酸に由来する成分単位の含有比率を多くすればよい。 The melting point (Tm) and the glass transition temperature (Tg) of the polyamide resin (A) can be adjusted by, for example, the composition of the component unit (a1) derived from dicarboxylic acid described later. In order to increase the melting point of the polyamide resin (A), for example, the content ratio of the component units derived from terephthalic acid may be increased.
ポリアミド樹脂(A)は、ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)と、ジアミンに由来する成分単位(a2)とを含む。 The polyamide resin (A) includes a component unit (a1) derived from dicarboxylic acid and a component unit (a2) derived from diamine.
[ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)]
ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)は、少なくともテレフタル酸に由来する成分単位を含むことが好ましい。テレフタル酸に由来する成分単位を含むポリアミド樹脂(A)は、結晶性が高く、成形体に良好な耐熱性や機械的強度(引張強度、剛性)を付与しうる。
[Component unit derived from dicarboxylic acid (a1)]
The component unit (a1) derived from dicarboxylic acid preferably includes at least a component unit derived from terephthalic acid. The polyamide resin (A) containing a component unit derived from terephthalic acid has high crystallinity and can impart good heat resistance and mechanical strength (tensile strength, rigidity) to the molded body.
具体的には、ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)は、テレフタル酸に由来する成分単位20〜100モル%と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜80モル%および炭素原子数4〜20の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜40モル%の少なくとも一方とを含むことがより好ましく、テレフタル酸に由来する成分単位55〜100モル%と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜45モル%とを含むことがさらに好ましい。ただし、ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)の合計量を100モル%とする。 Specifically, the component unit (a1) derived from dicarboxylic acid is composed of 20 to 100 mol% of component units derived from terephthalic acid, 0 to 80 mol% of component units derived from aromatic dicarboxylic acid other than terephthalic acid, and More preferably, it contains at least one of 0 to 40 mol% of component units derived from an aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms, 55 to 100 mol% of component units derived from terephthalic acid, and other than terephthalic acid More preferably, it contains 0 to 45 mol% of component units derived from aromatic dicarboxylic acid. However, the total amount of the component units (a1) derived from dicarboxylic acid is 100 mol%.
テレフタル酸の例には、テレフタル酸やテレフタル酸エステル(テレフタル酸の炭素数1〜4のアルキルエステル)が含まれる。 Examples of terephthalic acid include terephthalic acid and terephthalic acid esters (terephthalic acid alkyl esters having 1 to 4 carbon atoms).
テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸の例には、イソフタル酸、2−メチルテレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸およびこれらのエステルが含まれ、好ましくはイソフタル酸でありうる。 Examples of aromatic dicarboxylic acids other than terephthalic acid include isophthalic acid, 2-methyl terephthalic acid, naphthalene dicarboxylic acid and esters thereof, and preferably isophthalic acid.
炭素原子数4〜20の脂肪族ジカルボン酸は、炭素原子数6〜12の脂肪族ジカルボン酸であることが好ましく、その例には、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、2−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、2,2−ジメチルグルタル酸、3,3−ジエチルコハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸などが含まれ、好ましくはアジピン酸でありうる。 The aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms is preferably an aliphatic dicarboxylic acid having 6 to 12 carbon atoms. Examples thereof include malonic acid, dimethylmalonic acid, succinic acid, glutaric acid, and adipic acid. 2-methyladipic acid, trimethyladipic acid, pimelic acid, 2,2-dimethylglutaric acid, 3,3-diethylsuccinic acid, azelaic acid, sebacic acid, suberic acid and the like, preferably adipic acid .
ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)における、テレフタル酸に由来する成分単位とテレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸(好ましくはイソフタル酸)に由来する成分単位とのモル比は、テレフタル酸に由来する成分単位/テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸(好ましくはイソフタル酸)に由来する成分単位=55/45〜80/20であることが好ましく、60/40〜85/15であることがより好ましい。テレフタル酸に由来する成分単位の量が一定以上であると、得られる成形体の耐熱性や機械的強度を高めやすい。テレフタル酸に由来する成分単位の量が一定以下であると、成形体の靱性が損なわれにくい。 In the component unit (a1) derived from dicarboxylic acid, the molar ratio between the component unit derived from terephthalic acid and the component unit derived from an aromatic dicarboxylic acid other than terephthalic acid (preferably isophthalic acid) is derived from terephthalic acid. Component unit / component unit derived from aromatic dicarboxylic acid other than terephthalic acid (preferably isophthalic acid) = 55/45 to 80/20 is preferable, and 60/40 to 85/15 is more preferable. When the amount of the component unit derived from terephthalic acid is a certain level or more, the heat resistance and mechanical strength of the obtained molded body are easily increased. If the amount of the component unit derived from terephthalic acid is below a certain level, the toughness of the molded body is difficult to be impaired.
ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)は、本発明の効果を損なわない範囲で、脂環族ジカルボン酸に由来する成分単位をさらに含んでもよい。脂環族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、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などが含まれる。 The component unit (a1) derived from dicarboxylic acid may further include a component unit derived from alicyclic dicarboxylic acid as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of the alicyclic dicarboxylic acid include 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid, 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid, and the like.
[ジアミンに由来する成分単位(a2)]
ジアミンに由来する成分単位(a2)は、炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミンに由来する成分単位および炭素原子数4〜20の脂環族ジアミンに由来する成分単位の少なくとも一方を含む。
[Component unit derived from diamine (a2)]
The component unit (a2) derived from a diamine includes at least one of a component unit derived from an aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms and a component unit derived from an alicyclic diamine having 4 to 20 carbon atoms.
炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミンに由来する成分単位は、炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位を含むことが好ましい。 The component unit derived from an aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms preferably includes a component unit derived from a linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms.
炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンは、炭素原子数6〜8の直鎖状脂肪族ジアミンであることがより好ましい。炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンの例には、1,4−ジアミノブタン、1,6−ジアミノヘキサン、1,7−ジアミノヘプタン、1,8−オクタンジアミンなどの炭素原子数4〜8の直鎖状アルキレンジアミンが含まれる。これらの中でも、1,6−ジアミノヘキサンが好ましい。炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位は、1種のみ含まれてもよいし、2種以上含まれてもよい。 The linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms is more preferably a linear aliphatic diamine having 6 to 8 carbon atoms. Examples of the linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms include 1,4-diaminobutane, 1,6-diaminohexane, 1,7-diaminoheptane, 1,8-octanediamine and the like. 4-8 linear alkylenediamines are included. Among these, 1,6-diaminohexane is preferable. One type of component unit derived from a linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms may be included, or two or more types may be included.
炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミンに由来する成分単位は、炭素原子数4〜15の分岐状脂肪族ジアミンに由来する成分単位をさらに含んでいてもよい。炭素原子数4〜15の分岐状脂肪族ジアミンの例には、2−メチル−1,8−オクタンジアミンや2−メチル−1,5−ペンタンジアミンなどが含まれる。このような分岐状脂肪族ジアミンは、ポリアミド樹脂(A)の結晶性を適度に低くしうる。 The component unit derived from an aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms may further include a component unit derived from a branched aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms. Examples of the branched aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms include 2-methyl-1,8-octanediamine and 2-methyl-1,5-pentanediamine. Such a branched aliphatic diamine can moderately lower the crystallinity of the polyamide resin (A).
炭素原子数4〜20の脂環族ジアミンの例には、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、1,4−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、イソホロンジアミン、ピペラジン、2,5−ジメチルピペラジン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルプロパン、4,4'−ジアミノ−3,3’−ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチル-5,5'-ジメチルジシクロヘキシルメタン、4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチル−5,5'−ジメチルジシクロヘキシルプロパン、α,α'−ビス(4−アミノシクロヘキシル)−p−ジイソプロピルベンゼン、α,α'−ビス(4−アミノシクロヘキシル)−m−ジイソプロピルベンゼン、α,α′−ビス(4−アミノシクロヘキシル)−1,4−シクロヘキサン、α,α'−ビス(4−アミノシクロヘキシル)−1,3−シクロヘキサンなどが含まれる。中でも、1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、4,4'−ジアミノ−3,3'−ジメチルジシクロヘキシルメタンが好ましく;1,3−ジアミノシクロヘキサン、1,4−ジアミノシクロヘキサン、ビス(4−アミノシクロヘキシル)メタン、1,3−ビス(アミノシクロヘキシル)メタン、1,3−ビス(アミノメチル)シクロヘキサンがより好ましい。 Examples of alicyclic diamines having 4 to 20 carbon atoms include 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane, 1,4-bis (aminomethyl) Cyclohexane, isophoronediamine, piperazine, 2,5-dimethylpiperazine, bis (4-aminocyclohexyl) methane, bis (4-aminocyclohexyl) propane, 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylpropane, 4, 4'-diamino-3,3'-dimethyldicyclohexylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyl-5,5'-dimethyldicyclohexylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-dimethyl -5,5'-dimethyldicyclohexylpropane, α, α'-bis (4-aminocyclohexyl) -p-diiso Propylbenzene, α, α'-bis (4-aminocyclohexyl) -m-diisopropylbenzene, α, α'-bis (4-aminocyclohexyl) -1,4-cyclohexane, α, α'-bis (4-aminocyclohexyl) ) -1,3-cyclohexane and the like. Among these, 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, bis (aminomethyl) cyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, and 4,4′-diamino-3,3′-dimethyldicyclohexylmethane are preferable; 1,3-diaminocyclohexane, 1,4-diaminocyclohexane, bis (4-aminocyclohexyl) methane, 1,3-bis (aminocyclohexyl) methane, and 1,3-bis (aminomethyl) cyclohexane are more preferable.
炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミンに由来する成分単位と炭素原子数4〜20の脂環族ジアミンに由来する成分単位の合計含有量(好ましくは炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミンに由来する成分単位の含有量)は、ジアミンに由来する成分単位(a2)の合計量に対して50モル%以上であることが好ましい。上記合計含有量が50モル%以上であると、得られる成形体の耐水性が高まりやすい。炭素原子数4〜15の脂肪族ジアミンに由来する成分単位と炭素原子数4〜20の脂環族ジアミンに由来する成分単位の合計含有量(好ましくは炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミン成分単位の含有量)は、70モル%以上であることがより好ましく、90モル%以上であることがさらに好ましく、100モル%であってもよい。ただし、ジアミンに由来する成分単位(a2)の合計量を100モル%とする。 The total content of component units derived from an aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms and component units derived from an alicyclic diamine having 4 to 20 carbon atoms (preferably an aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms) The content of the derived component unit) is preferably 50 mol% or more based on the total amount of the component unit (a2) derived from diamine. When the total content is 50 mol% or more, the water resistance of the obtained molded product is likely to increase. Total content of component units derived from aliphatic diamine having 4 to 15 carbon atoms and component units derived from alicyclic diamine having 4 to 20 carbon atoms (preferably linear fat having 4 to 8 carbon atoms) The content of the group diamine component unit) is more preferably 70 mol% or more, further preferably 90 mol% or more, and may be 100 mol%. However, the total amount of the component unit (a2) derived from diamine is 100 mol%.
ジアミンに由来する成分単位(a2)は、本発明の効果を損なわない範囲で、他のジアミンに由来する成分単位をさらに含んでもよい。他のジアミンの例には、芳香族ジアミンが含まれる。芳香族ジアミンの例には、メタキシリレンジアミンなどが含まれる。他のジアミンに由来する成分単位の含有量は、ジアミンに由来する成分単位(a2)の合計量に対して50モル%以下であり、好ましくは40モル%以下でありうる。 The component unit (a2) derived from diamine may further include a component unit derived from another diamine as long as the effects of the present invention are not impaired. Examples of other diamines include aromatic diamines. Examples of the aromatic diamine include metaxylylenediamine. Content of the component unit derived from other diamine is 50 mol% or less with respect to the total amount of the component unit (a2) derived from diamine, Preferably it can be 40 mol% or less.
ポリアミド樹脂(A)の具体例には、ジカルボン酸に由来する成分単位(a2)が、テレフタル酸に由来する成分単位およびイソフタル酸に由来する成分単位であり、直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位が、1,6−ジアミノヘキサンである樹脂や;ジカルボン酸に由来する成分単位(a2)がテレフタル酸に由来する成分単位およびアジピン酸に由来する成分単位であり、直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位が1,6−ジアミノヘキサンである樹脂などが含まれる。ポリアミド樹脂(A)は、1種のみ含まれてもよいし、2種以上含まれてもよい。 In a specific example of the polyamide resin (A), the component unit (a2) derived from dicarboxylic acid is a component unit derived from terephthalic acid and a component unit derived from isophthalic acid, and is derived from a linear aliphatic diamine. Resin in which the component unit is 1,6-diaminohexane; the component unit (a2) derived from dicarboxylic acid is a component unit derived from terephthalic acid and a component unit derived from adipic acid, and a linear aliphatic diamine A resin in which the component unit derived from is 1,6-diaminohexane is included. Only one type of polyamide resin (A) may be included, or two or more types may be included.
ポリアミド樹脂(A)の、温度25℃、96.5%硫酸中で測定される極限粘度[η]は、0.7〜1.6dl/gであることが好ましく、0.8〜1.2dl/gであることがより好ましい。ポリアミド樹脂(A)の極限粘度[η]が一定以上であると、成形体の強度が十分に高まりやすい。極限粘度[η]が一定以下であると、樹脂組成物の成形時の流動性が損なわれにくい。極限粘度[η]は、ポリアミド樹脂(A)の分子量によって調整される。 The intrinsic viscosity [η] of the polyamide resin (A) measured in a 96.5% sulfuric acid at a temperature of 25 ° C. is preferably 0.7 to 1.6 dl / g, and preferably 0.8 to 1.2 dl. / G is more preferable. When the intrinsic viscosity [η] of the polyamide resin (A) is a certain level or more, the strength of the molded body is likely to be sufficiently increased. When the intrinsic viscosity [η] is below a certain level, the fluidity during molding of the resin composition is unlikely to be impaired. The intrinsic viscosity [η] is adjusted by the molecular weight of the polyamide resin (A).
ポリアミド樹脂(A)の極限粘度は、ポリアミド樹脂(A)0.5gを96.5%硫酸溶液50mlに溶解して試料溶液とする。この試料用液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を使用して、25±0.05℃の条件下で測定し、得られた値を下記式に当てはめて算出することができる。
[η]=ηSP/[C(1+0.205ηSP)]
上記式において、各代数または変数は、以下を表す。
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
For the intrinsic viscosity of the polyamide resin (A), 0.5 g of the polyamide resin (A) is dissolved in 50 ml of a 96.5% sulfuric acid solution to prepare a sample solution. The flow down time of the sample liquid can be measured using an Ubbelohde viscometer under the condition of 25 ± 0.05 ° C., and the obtained value can be calculated by applying the following equation.
[Η] = ηSP / [C (1 + 0.205ηSP)]
In the above formula, each algebra or variable represents the following.
[Η]: Intrinsic viscosity (dl / g)
ηSP: specific viscosity C: sample concentration (g / dl)
ηSPは、以下の式によって求められる。
ηSP=(t−t0)/t0
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:ブランク硫酸の流下秒数(秒)
ηSP is obtained by the following equation.
ηSP = (t−t0) / t0
t: Number of seconds that the sample solution flows (seconds)
t0: The number of seconds (seconds) when blank sulfuric acid flows
ポリアミド樹脂(A)は、コンパウンドや成形時の熱安定性の観点から、少なくとも一部の分子の末端基が末端封止剤で封止されていてもよい。ポリアミド樹脂(A)の末端アミノ基量は、0.1〜300mmol/kgであることが好ましく、20〜300mmol/kgであることがより好ましく、35〜200mmol/kgであることがより好ましい。 In the polyamide resin (A), from the viewpoint of thermal stability at the time of compounding or molding, at least a part of molecular end groups may be sealed with a terminal sealing agent. The terminal amino group amount of the polyamide resin (A) is preferably 0.1 to 300 mmol / kg, more preferably 20 to 300 mmol / kg, and more preferably 35 to 200 mmol / kg.
末端アミノ基量は、以下の方法で測定することができる。ポリアミド樹脂1gをフェノール35mLに溶解させ、メタノールを2mL混合し、試料溶液とする。そして、チモールブルーを指示薬として、当該試料溶液に対して0.01規定のHCl水溶液を使用して青色から黄色になるまで滴定を実施し、末端アミノ基量([NH2]、単位:mmol/kg)を測定する。 The amount of terminal amino groups can be measured by the following method. 1 g of polyamide resin is dissolved in 35 mL of phenol, and 2 mL of methanol is mixed to obtain a sample solution. Then, using thymol blue as an indicator, the sample solution was titrated using a 0.01 N aqueous HCl solution until the color changed from blue to yellow, and the terminal amino group amount ([NH 2 ], unit: mmol / kg).
ポリアミド樹脂(A)は、公知のポリアミド樹脂と同様の方法で製造することができ、例えばジカルボン酸とジアミンとを均一溶液中で重縮合させて製造することができる。具体的には、ジカルボン酸とジアミンとを、国際公開第03/085029号に記載されているように触媒の存在下で加熱することにより低次縮合物を得て、次いでこの低次縮合物の溶融物にせん断応力を付与して重縮合させることで製造することができる。 The polyamide resin (A) can be produced by the same method as known polyamide resins, and can be produced, for example, by polycondensation of dicarboxylic acid and diamine in a uniform solution. Specifically, a low-order condensate is obtained by heating a dicarboxylic acid and a diamine in the presence of a catalyst as described in WO 03/085029. It can be produced by applying a shear stress to the melt to cause polycondensation.
ポリアミド樹脂(A)の極限粘度を調整する場合は、反応系に末端封止剤(分子量調整剤)を添加することが好ましい。末端封止剤は、例えばモノカルボン酸またはモノアミンでありうる。モノカルボン酸の例には、炭素原子数2〜30の脂肪族モノカルボン酸、芳香族モノカルボン酸および脂環族モノカルボン酸が含まれる。これらの末端封止剤は、ポリアミド樹脂(A)の分子量を調整すると共に、ポリアミド樹脂(A)の末端アミノ基の量を調整することができる。芳香族モノカルボン酸および脂環族モノカルボン酸は、環状構造部分に置換基を有していてもよい。 When adjusting the intrinsic viscosity of the polyamide resin (A), it is preferable to add a terminal blocking agent (molecular weight adjusting agent) to the reaction system. The end-capping agent can be, for example, a monocarboxylic acid or a monoamine. Examples of the monocarboxylic acid include aliphatic monocarboxylic acids having 2 to 30 carbon atoms, aromatic monocarboxylic acids, and alicyclic monocarboxylic acids. These terminal blocking agents can adjust the amount of terminal amino groups of the polyamide resin (A) while adjusting the molecular weight of the polyamide resin (A). The aromatic monocarboxylic acid and the alicyclic monocarboxylic acid may have a substituent in the cyclic structure portion.
脂肪族モノカルボン酸の例には、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、ラウリン酸、トリデシル酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸およびリノ−ル酸が含まれる。芳香族モノカルボン酸の例には、安息香酸、トルイル酸、ナフタレンカルボン酸、メチルナフタレンカルボン酸およびフェニル酢酸が含まれる。脂環族モノカルボン酸の例には、シクロヘキサンカルボン酸が含まれる。 Examples of aliphatic monocarboxylic acids include acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, caproic acid, caprylic acid, lauric acid, tridecylic acid, myristic acid, palmitic acid, stearic acid, oleic acid and linoleic acid It is. Examples of the aromatic monocarboxylic acid include benzoic acid, toluic acid, naphthalenecarboxylic acid, methylnaphthalenecarboxylic acid and phenylacetic acid. Examples of the alicyclic monocarboxylic acid include cyclohexanecarboxylic acid.
末端封止剤は、ジカルボン酸とジアミンとの反応系に添加される。添加量はジカルボン酸の合計量1モルに対して、0.07モル以下であることが好ましく、0.05モル以下であることがより好ましい。このような量で分子量調整剤を使用することにより、少なくともその一部がポリアミド中に取り込まれ、これによりポリアミド樹脂(A)の極限粘度[η]が、所望の範囲内に調整されやすくなる。 The terminal blocking agent is added to the reaction system of dicarboxylic acid and diamine. The addition amount is preferably 0.07 mol or less, more preferably 0.05 mol or less, with respect to 1 mol of the total amount of dicarboxylic acid. By using the molecular weight adjusting agent in such an amount, at least a part of the molecular weight adjusting agent is taken into the polyamide, whereby the intrinsic viscosity [η] of the polyamide resin (A) is easily adjusted within a desired range.
ポリアミド樹脂(A)の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計を100質量部としたとき、40〜90質量部であることが好ましい。ポリアミド樹脂(A)の含有量が90質量部以下であると、樹脂組成物に高い強度(剛性)を付与しうる。ポリアミド樹脂(A)の含有量が40質量部以上であると、樹脂組成物の射出成形性やコンパウンド生産性の顕著な低下が生じにくい。ポリアミド樹脂(A)の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計を100質量部としたとき、50〜70質量部であることがより好ましく、50〜60質量部であることがさらに好ましい。 The content of the polyamide resin (A) is preferably 40 to 90 parts by mass when the total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) is 100 parts by mass. When the content of the polyamide resin (A) is 90 parts by mass or less, high strength (rigidity) can be imparted to the resin composition. When the content of the polyamide resin (A) is 40 parts by mass or more, the resin composition hardly undergoes a significant decrease in injection moldability and compound productivity. The content of the polyamide resin (A) is more preferably 50 to 70 parts by mass and 50 to 60 parts by mass when the total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) is 100 parts by mass. More preferably.
2−2.炭素繊維(B)
炭素繊維(B)は、前述の炭素繊維(B)である。
2-2. Carbon fiber (B)
The carbon fiber (B) is the carbon fiber (B) described above.
ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、0.1〜0.9mmであることが好ましい。ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長が0.1mm以上であると、成形体の熱伝導性や機械特性に優れる。また、ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長が0.9mm以下であると、成形体の細部まで炭素繊維(B)が充填されやすい。このように、例えば炭素繊維(B)が集束体の形態で供給された場合、炭素繊維(B)の集束体がポリアミド樹脂組成物の製造時(コンパウンド時)に開繊され、適度に折れることにより、上記のような質量平均繊維長を有する炭素繊維(B)がポリアミド樹脂(A)中に分散しうる。ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、上記観点から、0.11〜0.3mmであることが好ましく、0.12〜0.25mmであることがより好ましい。 The mass average fiber length of the carbon fibers (B) in the polyamide resin composition is preferably 0.1 to 0.9 mm. When the mass average fiber length of the carbon fibers (B) in the polyamide resin composition is 0.1 mm or more, the molded article is excellent in thermal conductivity and mechanical properties. Further, when the mass average fiber length of the carbon fibers (B) in the polyamide resin composition is 0.9 mm or less, the carbon fibers (B) are easily filled up to the details of the molded body. Thus, for example, when the carbon fiber (B) is supplied in the form of a bundle, the bundle of the carbon fiber (B) is opened at the time of production (compound) of the polyamide resin composition and appropriately broken. Thus, the carbon fiber (B) having the mass average fiber length as described above can be dispersed in the polyamide resin (A). From the above viewpoint, the mass average fiber length of the carbon fibers (B) in the polyamide resin composition is preferably 0.11 to 0.3 mm, and more preferably 0.12 to 0.25 mm.
ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、以下の方法で測定することができる。
1)まず、ポリアミド樹脂組成物(例えばペレット)を、空気雰囲気下で3時間600℃加熱して、ポリアミド樹脂(A)などを熱分解により除去し、残存した炭素繊維(B)を回収する。
2)回収した炭素繊維(B)100本の繊維長を光学顕微鏡にてそれぞれ測定する。測定された繊維長をLとしたとき、下記式(1)に当てはめて、質量平均繊維長を算出する。
質量平均繊維長=(ΣL2)/(ΣL)・・・(1)
The mass average fiber length of the carbon fibers (B) in the polyamide resin composition can be measured by the following method.
1) First, a polyamide resin composition (for example, pellets) is heated at 600 ° C. for 3 hours in an air atmosphere to remove the polyamide resin (A) and the like by thermal decomposition, and recover the remaining carbon fiber (B).
2) The fiber lengths of 100 recovered carbon fibers (B) are each measured with an optical microscope. When the measured fiber length is L, the mass average fiber length is calculated by applying to the following formula (1).
Mass average fiber length = (ΣL 2 ) / (ΣL) (1)
ポリアミド樹脂組成物中の炭素繊維(B)の質量平均繊維長は、原料としての炭素繊維(B)の質量平均繊維長や、前述のポリアミド樹脂組成物の製造工程における炭素繊維(B)の供給方法、押出機のスクリュー回転数、ダイからの吐出量などの溶融混練条件によって調整することができる。 The mass average fiber length of the carbon fiber (B) in the polyamide resin composition is the mass average fiber length of the carbon fiber (B) as a raw material or the supply of the carbon fiber (B) in the manufacturing process of the polyamide resin composition described above. It can be adjusted by melt kneading conditions such as the method, screw speed of the extruder, and the discharge amount from the die.
炭素繊維(B)の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計を100質量部としたとき、10〜60質量部であることが好ましい。炭素繊維(B)の含有量が10質量部以上であると、ポリアミド樹脂組成物の成形体に十分な強度を付与することができ、60質量部以下であると、ポリアミド樹脂組成物の射出成形性やコンパウンド生産性の顕著な低下が生じにくい。炭素繊維(B)の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計を100質量部としたとき、30〜50質量部であることがより好ましく、40〜50質量部であることがさらに好ましい。 The content of the carbon fiber (B) is preferably 10 to 60 parts by mass when the total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) is 100 parts by mass. When the content of the carbon fiber (B) is 10 parts by mass or more, sufficient strength can be imparted to the molded article of the polyamide resin composition, and when it is 60 parts by mass or less, injection molding of the polyamide resin composition is performed. It is difficult to cause a significant decrease in performance and compound productivity. The content of the carbon fiber (B) is more preferably 30 to 50 parts by mass and 40 to 50 parts by mass when the total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) is 100 parts by mass. More preferably.
2−3.他の成分(C)
本発明のポリアミド樹脂組成物は、必要に応じてポリアミド樹脂(A)および炭素繊維(B)以外の他の成分(C)をさらに含んでいてもよい。
2-3. Other ingredients (C)
The polyamide resin composition of the present invention may further contain a component (C) other than the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B) as necessary.
他の成分(C)の例には、着色剤、流動性向上剤、酸化防止剤、金属不活性剤、カーボンブラック、核剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、炭素繊維(B)以外の繊維状充填材(ガラス繊維など)、無機フィラー、耐衝撃性改質剤、溶融張力向上剤、難燃剤、可塑剤が含まれる。これらの成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なかでも、着色剤、流動性向上剤、核剤などが好ましい。他の成分(C)の合計含有量は、ポリアミド樹脂組成物に対して10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましい。 Examples of other components (C) include colorants, fluidity improvers, antioxidants, metal deactivators, carbon black, nucleating agents, mold release agents, lubricants, antistatic agents, light stabilizers, UV absorbers Agents, fibrous fillers (such as glass fibers) other than carbon fibers (B), inorganic fillers, impact modifiers, melt tension improvers, flame retardants, and plasticizers. These components may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Of these, colorants, fluidity improvers, nucleating agents and the like are preferable. The total content of other components (C) is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the polyamide resin composition.
2−3−1.着色剤
本発明のポリアミド樹脂組成物は、成形体を着色する観点などから、着色剤を含んでいてもよい。
2-3-1. Colorant The polyamide resin composition of the present invention may contain a colorant from the viewpoint of coloring the molded article.
着色剤は、特に制限されないが、顔料でありうる。顔料の例には、カーボンブラック、アルミナ、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、酸化亜鉛、硫酸バリウムなどの無機顔料や;アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、ペリレン系顔料、アントラキノン系顔料、チオインジゴ系顔料、インダンスレン系顔料などの有機顔料が含まれる。 The colorant is not particularly limited, but may be a pigment. Examples of pigments include inorganic pigments such as carbon black, alumina, titanium oxide, chromium oxide, iron oxide, zinc oxide, and barium sulfate; azo pigments, phthalocyanine pigments, quinacridone pigments, perylene pigments, anthraquinone pigments Organic pigments such as thioindigo pigments and indanthrene pigments.
着色剤の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.01〜5質量部であることが好ましく、0.1〜2質量部であることがより好ましい。顔料の含有量が0.01質量部以上であると、ポリアミド樹脂組成物を十分に着色しやすく、5質量部以下であると、成形性や成形体の表面外観が損なわれにくい。 It is preferable that content of a coloring agent is 0.01-5 mass parts with respect to a total of 100 mass parts of a polyamide resin (A) and a carbon fiber (B), and is 0.1-2 mass parts. Is more preferable. When the pigment content is 0.01 parts by mass or more, the polyamide resin composition is easily colored sufficiently, and when it is 5 parts by mass or less, the moldability and the surface appearance of the molded body are hardly impaired.
2−3−2.流動性向上剤
本発明のポリアミド樹脂組成物は、射出成形時における樹脂の流動性を向上させる流動性向上剤として、脂肪酸金属塩をさらに含んでもよい。
2-3-2. Fluidity improver The polyamide resin composition of the present invention may further contain a fatty acid metal salt as a fluidity improver that improves the fluidity of the resin during injection molding.
脂肪酸金属塩は、薄肉小型電気電子部品の成形などの、高い流動性が求められる成形をする場合に有効である。脂肪酸金属塩は、公知の化合物であってよい。脂肪酸金属塩を構成する脂肪酸の例には、モンタン酸、ベヘン酸、ステアリン酸などが含まれる。脂肪酸金属塩を構成する金属塩の例には、リチウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、亜鉛塩、アルミニウム塩などが含まれる。脂肪酸金属塩の好ましい例には、成形時の流動性を高める観点から、モンタン酸またはベヘン酸の、リチウム塩、カルシウム塩、バリウム塩、亜鉛塩、アルミニウム塩が含まれ、より好ましい例にはモンタン酸カルシウムが含まれる。 The fatty acid metal salt is effective for molding that requires high fluidity, such as molding of thin-walled small electric and electronic parts. The fatty acid metal salt may be a known compound. Examples of fatty acids constituting the fatty acid metal salt include montanic acid, behenic acid, stearic acid and the like. Examples of the metal salt constituting the fatty acid metal salt include lithium salt, calcium salt, barium salt, zinc salt, aluminum salt and the like. Preferred examples of the fatty acid metal salt include lithium salt, calcium salt, barium salt, zinc salt, and aluminum salt of montanic acid or behenic acid from the viewpoint of increasing fluidity during molding, and more preferred examples include montanic acid. Acid calcium is included.
流動性向上剤の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.1〜5質量部であることが好ましく、0.1〜3質量部であることがより好ましい。流動性向上剤の含有量が上記範囲内であると、ポリアミド樹脂組成物の成形時の流動性を十分に高めやすい。 The content of the fluidity improver is preferably 0.1 to 5 parts by mass, and 0.1 to 3 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B). More preferably. When the content of the fluidity improver is within the above range, the fluidity at the time of molding the polyamide resin composition can be sufficiently enhanced.
2−3−3.核剤
本発明のポリアミド樹脂組成物は、ポリアミド樹脂(A)の結晶化を促進させる観点から、核剤をさらに含んでいてもよい。
2-3-3. Nucleating agent The polyamide resin composition of the present invention may further contain a nucleating agent from the viewpoint of promoting crystallization of the polyamide resin (A).
核剤の例には、リン酸2,2−メチレンビス(4,6ジt−ブチルフェニル)ナトリウム、トリス(p−t−ブチル安息香酸)アルミニウム、ステアリン酸塩などの金属塩系化合物;ビス(p−メチルベンジリデン)ソルビトール、ビス(4−エチルベンジリデン)ソルビトールなどのソルビトール系化合物;タルク、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト等の無機物が含まれる。中でも、成形物の結晶化度を高めやすい点から、タルクが好ましい。これらの核剤は、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。 Examples of the nucleating agent include metal salt compounds such as sodium 2,2-methylenebis (4,6 di-t-butylphenyl) phosphate, aluminum tris (pt-butylbenzoate), stearate; sorbitol compounds such as p-methylbenzylidene) sorbitol and bis (4-ethylbenzylidene) sorbitol; inorganic substances such as talc, calcium carbonate and hydrotalcite are included. Among these, talc is preferable from the viewpoint of easily increasing the crystallinity of the molded product. These nucleating agents may be used alone or in combination of two or more.
核剤の平均粒子径は、0.1〜30μmであることが好ましい。核剤の平均粒子径が0.1μm以上であると、得られる成形体の球晶を微細化しやすく、平均粒子径が30μm以下であると、成形体の表面の外観が低下しにくい。核剤の平均粒子径は、0.5〜25μmであることがより好ましく、1.0〜23μmであることがさらに好ましい。核剤の平均粒子径は、レーザー回折・散乱法により測定して得られる算術平均径であり、体積平均粒子径(MV)である。 The average particle diameter of the nucleating agent is preferably 0.1 to 30 μm. When the average particle diameter of the nucleating agent is 0.1 μm or more, the spherulites of the obtained molded body can be easily refined, and when the average particle diameter is 30 μm or less, the appearance of the surface of the molded body is hardly lowered. The average particle size of the nucleating agent is more preferably 0.5 to 25 μm, and further preferably 1.0 to 23 μm. The average particle diameter of the nucleating agent is an arithmetic average diameter obtained by measurement by a laser diffraction / scattering method, and is a volume average particle diameter (MV).
核剤の含有量は、ポリアミド樹脂(A)と炭素繊維(B)の合計100質量部に対して、0.01〜5質量部であることが好ましく、0.1〜2質量部であることがより好ましい。核剤の含有量が0.01質量部以上であると、ポリアミド樹脂(A)の結晶化を十分に促進しうるので、得られる成形体の球晶を微細化しやすく、5質量部以下であると、成形性や表面外観が損なわれにくい。 The content of the nucleating agent is preferably 0.01 to 5 parts by mass, and 0.1 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass in total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B). Is more preferable. When the content of the nucleating agent is 0.01 parts by mass or more, the crystallization of the polyamide resin (A) can be sufficiently promoted, so that the spherulites of the obtained molded body are easily refined and are 5 parts by mass or less. And formability and surface appearance are hard to be impaired.
2−4.物性
前述の通り、本発明のポリアミド樹脂組成物の製造方法では、メインフィード口13Aからポリアミド樹脂(A)を供給し、第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aの少なくとも2箇所から炭素繊維(B)を分割して供給する。それにより、得られるポリアミド樹脂組成物では、炭素繊維(B)の質量平均繊維長が適切に調整されているため、その成形体は、高い機械的強度(剛性)を有しうる。
2-4. As described above, in the method for producing a polyamide resin composition of the present invention, the polyamide resin (A) is supplied from the
具体的には、本発明のポリアミド樹脂組成物の成形体の曲げ強度は、470MPa以上であることが好ましく、475〜700MPaであることがより好ましい。曲げ強度は、曲げ試験により測定することができる。具体的な測定条件は、後述する実施例と同様である。 Specifically, the bending strength of the molded article of the polyamide resin composition of the present invention is preferably 470 MPa or more, and more preferably 475 to 700 MPa. The bending strength can be measured by a bending test. Specific measurement conditions are the same as in the examples described later.
ポリアミド樹脂組成物の成形体の曲げ強度は、例えば炭素繊維(B)の集合体のストランド強度・弾性率や、炭素繊維(B)の含有量によっても調整することができる。 The bending strength of the molded body of the polyamide resin composition can be adjusted by, for example, the strand strength / elastic modulus of the aggregate of carbon fibers (B) and the content of the carbon fibers (B).
ポリアミド樹脂組成物の形態は、特に制限されず、ペレット状であってもよいし、粉末状(粉状)であってもよい。ポリアミド樹脂組成物は、さらに公知の方法で成形されて、成形体として用いられる。 The form in particular of a polyamide resin composition is not restrict | limited, A pellet form may be sufficient and a powder form (powder form) may be sufficient. The polyamide resin composition is further molded by a known method and used as a molded body.
3.成形体の製造方法およびその用途
本発明の成形体は、前述の製造方法で得られるポリアミド樹脂組成物を成形する工程を経て得ることができる。成形方法は、特に制限されないが、圧縮成形法、射出成形法、押出成形法などの公知の成形法でありうる。
3. Manufacturing method of molded article and use thereof The molded article of the present invention can be obtained through a step of molding a polyamide resin composition obtained by the above-described manufacturing method. The molding method is not particularly limited, and may be a known molding method such as a compression molding method, an injection molding method, or an extrusion molding method.
得られた成形体は、各種用途に用いることができる。本発明のポリアミド樹脂組成物の成形体の例には、ラジエータグリル、リアスポイラー、ホイールカバー、ホイールキャップ、カウルベント・グリル、エアアウトレット・ルーバー、エアスクープ、フードバルジ、サンルーフ、サンルーフ・レール、フェンダーおよびバックドアなどの自動車用外装部品;シリンダーヘッド・カバー、エンジンマウント、エアインテーク・マニホールド、スロットルボディ、エアインテーク・パイプ、ラジエータタンク、ラジエータサポート、ウォーターポンプ、ウォーターポンプ・インレット、ウォーターポンプ・アウトレット、サーモスタットハウジング、クーリングファン、ファンシュラウド、オイルパン、オイルフィルター・ハウジング、オイルフィラー・キャップ、オイルレベル・ゲージ、オイルポンプ、タイミング・ベルト、タイミング・ベルトカバーおよびエンジン・カバーなどの自動車用エンジンルーム内部品;フューエルキャップ、フューエルフィラー・チューブ、自動車用燃料タンク、フューエルセンダー・モジュール、フューエルカットオフ・バルブ、クイックコネクタ、キャニスター、フューエルデリバリー・パイプおよびフューエルフィラーネックなどの自動車用燃料系部品;シフトレバー・ハウジングおよびプロペラシャフトなどの自動車用駆動系部品;スタビライザーバー・リンケージロッド、エンジンマウントブラケットなどの自動車用シャシー部品;ウインドーレギュレータ、ドアロック、ドアハンドル、アウトサイド・ドアミラー・ステー、ワイパーおよびその部品、アクセルペダル、ペダル・モジュール、継手、樹脂ネジ、ナット、ブッシュ、シールリング、軸受、ベアリングリテーナー、ギアおよびアクチュエーターなどの自動車用機能部品;ワイヤーハーネス・コネクター、リレーブロック、センサーハウジング、ヒューズ部品、エンキャプシュレーション、イグニッションコイルおよびディストリビューター・キャップなどの自動車用エレクトロニクス部品;汎用機器(刈り払い機、芝刈り機およびチェーンソー)用燃料タンクなどの汎用機器用燃料系部品;ならびにコネクタおよびLEDリフレクタなどの電気電子部品;建材部品;産業用機器部品;小型筐体(パソコンや携帯電話などの筐体を含む)、外装成形品などの各種筐体または外装部品が含まれる。 The obtained molded body can be used for various applications. Examples of the molded body of the polyamide resin composition of the present invention include a radiator grill, a rear spoiler, a wheel cover, a wheel cap, a cowl vent grill, an air outlet louver, an air scoop, a hood bulge, a sun roof, a sun roof rail, a fender, and the like. Automotive exterior parts such as back doors; cylinder head covers, engine mounts, air intake manifolds, throttle bodies, air intake pipes, radiator tanks, radiator supports, water pumps, water pump inlets, water pump outlets, thermostats Housing, cooling fan, fan shroud, oil pan, oil filter housing, oil filler cap, oil level gauge, oil Automotive engine compartment components such as motors, timing belts, timing belt covers and engine covers; fuel caps, fuel filler tubes, automotive fuel tanks, fuel sender modules, fuel cut-off valves, quick connectors, Automotive fuel components such as canisters, fuel delivery pipes and fuel filler necks; automotive drive components such as shift lever housings and propeller shafts; automotive chassis components such as stabilizer bars, linkage rods and engine mount brackets; Door regulator, door lock, door handle, outside door mirror stay, wiper and its parts, accelerator pedal, pedal module, Automotive functional parts such as hands, plastic screws, nuts, bushes, seal rings, bearings, bearing retainers, gears and actuators; wire harnesses / connectors, relay blocks, sensor housings, fuse parts, encapsulation, ignition coils and distribution Automotive electronics parts such as automotive caps; Fuel system parts for general equipment such as fuel tanks for general equipment (mowers, lawn mowers and chainsaws); Electrical and electronic parts such as connectors and LED reflectors; Building material parts; Industry Equipment parts: Various housings or exterior parts such as small housings (including housings such as personal computers and mobile phones) and exterior molded products are included.
本発明のポリアミド樹脂組成物の成形体は、高い強度(剛性)を有することから、自動車用燃料タンク、クイックコネクタ、ベアリングリテーナー、汎用機器用燃料タンク、フューエルキャップ、フューエルフィラーネック、フューエルセンダー・モジュール、ホイールキャップ、フェンダーまたはバックドアなどの自動車用部品に特に好適である。 Since the molded article of the polyamide resin composition of the present invention has high strength (rigidity), it is a fuel tank for automobiles, quick connectors, bearing retainers, fuel tanks for general-purpose equipment, fuel caps, fuel filler necks, fuel sender modules. It is particularly suitable for automotive parts such as wheel caps, fenders or back doors.
以下において、実施例を参照して本発明を説明する。実施例によって、本発明の範囲は限定して解釈されない。 In the following, the present invention will be described with reference to examples. By way of example, the scope of the invention is not construed as limiting.
1.材料の調製
(1)ポリアミド樹脂(A)
以下の合成例1で調製したポリアミド樹脂(PA6T6I)を用いた。
1. Material preparation (1) Polyamide resin (A)
The polyamide resin (PA6T6I) prepared in Synthesis Example 1 below was used.
(合成例1)
1,6−ジアミノヘキサン2800g(24.1モル)、テレフタル酸2774g(16.7モル)、イソフタル酸1196g(7.2モル)、安息香酸36.6g(0.30モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物5.7gおよび蒸留水545gを、内容量13.6Lのオートクレーブに入れ、窒素置換した。190℃から攪拌を開始し、3時間かけて内部温度を250℃まで昇温させた。このとき、オートクレーブの内圧を3.03MPaまで昇圧させた。このまま1時間反応を続けた後、オートクレーブ下部に設置したスプレーノズルから大気放出して低次縮合物を抜き出した。その後、室温まで冷却後、低次縮合物を粉砕機で1.5mm以下の粒径まで粉砕し、110℃で24時間乾燥させた。得られた低次縮合物の水分量は4100ppm、極限粘度[η]は0.15dl/gであった。
次に、この低次縮合物を棚段式固相重合装置に入れ、窒素置換後、約1時間30分かけて180℃まで昇温させた。その後、1時間30分反応し、室温まで降温させた。得られた化合物の極限粘度[η]は、0.20dl/gであった。
その後、この化合物を、スクリュー径30mm、L/D=36の二軸押出機にて、バレル設定温度を330℃、スクリュー回転数200rpm、6Kg/hの樹脂供給速度で溶融重合させて、ポリアミド樹脂(A−1)を得た。
得られたポリアミド樹脂(A−1)の極限粘度は1.0dl/g、融点(Tm)は330℃、ガラス転移温度(Tg)は125℃、および末端アミノ基量は30mmol/kgであった。
(Synthesis Example 1)
1,6-diaminohexane 2800 g (24.1 mol), terephthalic acid 2774 g (16.7 mol), isophthalic acid 1196 g (7.2 mol), benzoic acid 36.6 g (0.30 mol), hypophosphorous acid Sodium monohydrate (5.7 g) and distilled water (545 g) were placed in an autoclave having an internal volume of 13.6 L and purged with nitrogen. Stirring was started from 190 ° C., and the internal temperature was raised to 250 ° C. over 3 hours. At this time, the internal pressure of the autoclave was increased to 3.03 MPa. The reaction was continued for 1 hour as it was, and then the low-order condensate was extracted from the spray nozzle installed at the bottom of the autoclave. Then, after cooling to room temperature, the low-order condensate was pulverized to a particle size of 1.5 mm or less with a pulverizer and dried at 110 ° C. for 24 hours. The obtained low-order condensate had a water content of 4100 ppm and an intrinsic viscosity [η] of 0.15 dl / g.
Next, this low-order condensate was placed in a shelf-type solid phase polymerization apparatus, and after nitrogen substitution, the temperature was raised to 180 ° C. over about 1 hour and 30 minutes. Thereafter, the reaction was performed for 1
Thereafter, this compound was melt polymerized with a twin screw extruder having a screw diameter of 30 mm and L / D = 36 at a barrel set temperature of 330 ° C., a screw rotation speed of 200 rpm, and a resin feed rate of 6 kg / h to obtain a polyamide resin. (A-1) was obtained.
The intrinsic viscosity of the obtained polyamide resin (A-1) was 1.0 dl / g, the melting point (Tm) was 330 ° C., the glass transition temperature (Tg) was 125 ° C., and the amount of terminal amino groups was 30 mmol / kg. .
得られたポリアミド樹脂(A)の極限粘度[η]、融点(Tm)、ガラス転移温度(Tg)および末端アミノ基量は、以下の方法で測定した。 The intrinsic viscosity [η], melting point (Tm), glass transition temperature (Tg) and terminal amino group content of the obtained polyamide resin (A) were measured by the following methods.
[極限粘度[η]]
JIS K6810−1977に準拠して、ポリアミド樹脂0.5gを96.5%硫酸溶液50mlに溶解させて、試料溶液とした。得られた試料溶液の流下秒数を、ウベローデ粘度計を使用して25±0.05℃の条件下で測定した。測定結果を下記式に当てはめて、ポリアミド樹脂の極限粘度[η]を算出した。
[η]=ηSP/[C(1+0.205ηSP)]
ηSP=(t−t0)/t0
[η]:極限粘度(dl/g)
ηSP:比粘度
C:試料濃度(g/dl)
t:試料溶液の流下秒数(秒)
t0:ブランク硫酸の流下秒数(秒)
[Intrinsic viscosity [η]]
In accordance with JIS K6810-1977, 0.5 g of polyamide resin was dissolved in 50 ml of 96.5% sulfuric acid solution to prepare a sample solution. The number of seconds of flowing of the obtained sample solution was measured under the condition of 25 ± 0.05 ° C. using an Ubbelohde viscometer. The intrinsic viscosity [η] of the polyamide resin was calculated by applying the measurement result to the following formula.
[Η] = ηSP / [C (1 + 0.205ηSP)]
ηSP = (t−t0) / t0
[Η]: Intrinsic viscosity (dl / g)
ηSP: specific viscosity C: sample concentration (g / dl)
t: Number of seconds that the sample solution flows (seconds)
t0: number of seconds (seconds) that the blank sulfuric acid flows down
[融点(Tm)、ガラス転移温度(Tg)]
ポリアミド樹脂の融点(Tm)およびガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量計(DSC220C型、セイコーインスツル社製)を用いて測定した。具体的には、約5mgのポリアミド樹脂を測定用アルミニウムパン中に密封し、室温から10℃/minで350℃まで加熱した。当該樹脂を完全融解させるために、350℃で5分間保持し、次いで、10℃/minで30℃まで冷却した。30℃で5分間置いた後、10℃/minで350℃まで2度目の加熱を行なった。この2度目の加熱における吸熱ピークの温度(℃)をポリアミド樹脂の融点(Tm)とし、ガラス転移に相当する変位点をガラス転移温度(Tg)とした。
[Melting point (Tm), glass transition temperature (Tg)]
The melting point (Tm) and glass transition temperature (Tg) of the polyamide resin were measured using a differential scanning calorimeter (DSC220C type, manufactured by Seiko Instruments Inc.). Specifically, about 5 mg of polyamide resin was sealed in an aluminum pan for measurement, and heated from room temperature to 350 ° C. at 10 ° C./min. In order to completely melt the resin, the resin was held at 350 ° C. for 5 minutes and then cooled to 30 ° C. at 10 ° C./min. After 5 minutes at 30 ° C., the second heating was performed to 350 ° C. at 10 ° C./min. The temperature (° C.) of the endothermic peak in the second heating was defined as the melting point (Tm) of the polyamide resin, and the displacement point corresponding to the glass transition was defined as the glass transition temperature (Tg).
[末端アミノ基量]
ポリアミド樹脂1gをフェノール35mLに溶解させ、メタノールを2mL混合し、試料溶液とした。そして、チモールブルーを指示薬として、当該試料溶液に対して0.01規定のHCl水溶液を使用して青色から黄色になるまで滴定を実施し、末端アミノ基量([NH2]、単位:mmol/kg)を測定した。
[Terminal amino group content]
1 g of polyamide resin was dissolved in 35 mL of phenol, and 2 mL of methanol was mixed to prepare a sample solution. Then, using thymol blue as an indicator, the sample solution was titrated using a 0.01 N aqueous HCl solution until the color changed from blue to yellow, and the terminal amino group amount ([NH 2 ], unit: mmol / kg).
(2)炭素繊維(B)
三菱ケミカル社製TCTR06ULB6R(PAN系炭素繊維の集束体):PAN系炭素繊維(単繊維)の平均繊維径:6μm、集束本数:60000本、サイジング剤付着量:2.5質量%、ストランド強度:4.8GPa、PAN系炭素繊維の集束体を平均繊維長6mmにカットしたチョップドストランド
(2) Carbon fiber (B)
TCTR06ULB6R (bundle of PAN-based carbon fiber) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation: average fiber diameter of PAN-based carbon fiber (single fiber): 6 μm, number of bundles: 60000, sizing agent adhesion amount: 2.5 mass%, strand strength: 4.8 GPa, PAN-based carbon fiber bundling chopped strand cut to an average fiber length of 6 mm
(3)その他の成分(C)
モンタン酸カルシウム(日東化成工業社製CS−8CP)(脂肪酸金属塩)
タルク(平均粒子径1.6μm)(核剤)
カーボンブラック(顔料)
(3) Other components (C)
Calcium montanate (CS-8CP manufactured by Nitto Kasei Kogyo Co., Ltd.) (fatty acid metal salt)
Talc (average particle size 1.6μm) (nucleating agent)
Carbon black (pigment)
2.ポリアミド樹脂組成物の調製
[実施例1]
まず、押出機、ストランドコンベア、およびストランドカッターを有する製造装置を準備した。
2. Preparation of polyamide resin composition [Example 1]
First, the manufacturing apparatus which has an extruder, a strand conveyor, and a strand cutter was prepared.
押出機としては、同方向二軸押出機(TEX30α、(株)日本製鋼所製)を用いた。この押出機10は、図1に示されるように、押し出し方向の上流側から、メインフィーダ13(メインフィード口13Aおよびフィーダ13B)、第1サイドフィーダ15(第1サイドフィード口15Aおよびフィーダ15B)、および第2サイドフィーダ17(第2サイドフィード口17Aおよびフィーダ17B)を有する。
また、この押出機は、メインフィード口13Aと第1サイドフィード口15Aとの間に1箇所、第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aとの間に1箇所、第2サイドフィード口17Aとダイ19との間に1箇所の合計3箇所のニーディングゾーン(混練部)を有する。押出機の具体的な構成は、以下の通りである。
(押出機の構成)
押出機:(株)日本製鋼所製)製、同方向二軸押出機「TEX30α」、スクリュー径D:32mm、L/D:63.0、第1混練部23のL/D:5、第2混練部25のL/D:5)
フィーダ13B:クボタ社製2軸スクリューフィーダ
フィーダ15B:クボタ社製2軸振動フィーダ
フィーダ17B:クボタ社製2軸スクリューフィーダ
メインフィード口13Aと第1サイドフィード口15Aとの間隔:730mm(0.362L)
第1サイドフィード口15Aと第2サイドフィード口17Aとの間隔:500mm(0.248L)
As an extruder, the same direction twin screw extruder (TEX30α, manufactured by Nippon Steel Works) was used. As shown in FIG. 1, the
Further, this extruder has one location between the
(Extruder configuration)
Extruder: manufactured by Nippon Steel Works Co., Ltd., co-directional twin screw extruder “TEX30α”, screw diameter D: 32 mm, L / D: 63.0, L / D of first kneading part 23: 5, 2 L / D of kneading part 25: 5)
Distance between first
この押出機10を用いて、ポリアミド樹脂(A)57.3質量%とその他の成分(C)2.7質量%(モンタン酸カルシウム:0.4質量%、タルク:0.6質量%、カーボンブラック:1.7質量%)とをメインフィード口13Aから供給し、炭素繊維(B)(炭素繊維(B)の集束体)20質量%を第1サイドフィード口15Aから、炭素繊維(B)20質量%を第2サイドフィード口17Aからそれぞれ供給し、スクリュー回転数150rpm、吐出量25kg/時間、シリンダ温度350℃の条件で溶融混練を行った。
Using this
得られた溶融混錬物をダイからストランド状に押し出し、ストランドコンベア30で引き取りながら、自然冷却させた。その後、ストランドカッター50でストランドをカットして、ペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
The obtained melt-kneaded product was extruded in a strand form from a die and naturally cooled while being taken out by the
[実施例2]
第1サイドフィード口15Aからの炭素繊維(B)の供給量および第2サイドフィード口17Aからの炭素繊維(B)の供給量を、表1に示されるように変更した以外は実施例1と同様にして、ペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
[Example 2]
Example 1 except that the supply amount of the carbon fiber (B) from the first
[比較例1]
スクリュー回転数を150rpmに変え、炭素繊維(B)40質量%を第2サイドフィード口17Aから一括して供給した以外は実施例1と同様にしてペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
[Comparative Example 1]
A pellet-like polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the screw rotation speed was changed to 150 rpm and 40% by mass of carbon fiber (B) was supplied all at once from the second
[比較例2]
炭素繊維(B)40質量%を第1サイドフィード口15Aから一括して供給した以外は、実施例1と同様にして、ペレット状のポリアミド樹脂組成物を得た。
[Comparative Example 2]
A pellet-like polyamide resin composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that 40% by mass of carbon fiber (B) was supplied all at once from the first
得られたポリアミド樹脂組成物の、曲げ強度および曲げ弾性率を、以下の方法で評価した。 The bending strength and bending elastic modulus of the obtained polyamide resin composition were evaluated by the following methods.
(曲げ強度・曲げ弾性率)
得られたポリアミド樹脂組成物を、以下の条件で射出成形して、1/8インチ厚短冊片を得た。
成形機:(株)ソディック プラスティック、ツパールTR40S3A
成形機シリンダー温度:ポリアミド樹脂(A)の融点+10℃
金型温度:ポリアミド樹脂(A)のTg+20℃
得られた試験片を、温度23℃、窒素雰囲気下で24時間放置した。次いで、温度25℃、100℃、相対湿度50%の雰囲気下で、曲げ試験機:NTESCO社製 AB5、スパン51mm、曲げ速度12.7mm/分で曲げ試験を行い、曲げ強度および曲げ弾性率を測定した。
(Bending strength / flexural modulus)
The obtained polyamide resin composition was injection molded under the following conditions to obtain a 1/8 inch thick strip.
Molding machine: Sodick Plastic, Tupal TR40S3A
Molding machine cylinder temperature: melting point of polyamide resin (A) + 10 ° C.
Mold temperature: Tg of polyamide resin (A) + 20 ° C
The obtained test piece was allowed to stand for 24 hours in a nitrogen atmosphere at a temperature of 23 ° C. Next, a bending test was performed at a temperature of 25 ° C., 100 ° C., and a relative humidity of 50% at a bending tester: AB5 manufactured by NTSCO, span 51 mm, bending speed 12.7 mm / min. It was measured.
実施例1および2、ならびに比較例1および2のポリアミド樹脂組成物の製造条件および評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the production conditions and evaluation results of the polyamide resin compositions of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2.
表1に示されるように、炭素繊維(B)の一部を第1サイドフィード口15Aから供給し、残部を第2サイドフィード口17Aから供給して得られた実施例1および2のポリアミド樹脂組成物は、炭素繊維(B)の全部を第2サイドフィード口17Aから一括して供給して得られる比較例1のポリアミド樹脂組成物や、炭素繊維(B)の全部を第1サイドフィード口15Aから一括して供給して得られる比較例2のポリアミド樹脂組成物よりも、高い曲げ強度や弾性率を有することがわかる。
As shown in Table 1, the polyamide resins of Examples 1 and 2 obtained by supplying a part of the carbon fiber (B) from the first
本発明によれば、高い機械的強度(剛性)を有する成形体を付与しうるポリアミド樹脂組成物の製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the polyamide resin composition which can provide the molded object which has high mechanical strength (rigidity) can be provided.
10 押出機
11 シリンダ
13 メインフィーダ
13A メインフィード口
13B フィーダ
15 第1サイドフィーダ
15A 第1サイドフィード口
15B フィーダ
17 第2サイドフィーダ
17A 第2サイドフィード口
17B フィーダ
19 ダイ
21 可塑化部
23 第1混練部
25 第2混練部
27 ベント口
29 減圧装置
30 ストランドコンベア
50 ストランドカッター
100 製造装置
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記メインフィード口からポリアミド樹脂(A)を供給し、溶融させる工程と、
前記第1サイドフィード口から炭素繊維(B)の一部を供給し、前記溶融させたポリアミド樹脂(A)と前記炭素繊維(B)の一部とを溶融混練する工程と、
前記第2サイドフィード口から前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部をさらに供給し、前記ポリアミド樹脂(A)と前記炭素繊維(B)の一部との溶融混練物と、前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部とを溶融混練する工程と
を含み、
前記炭素繊維(B)の一部の供給量をX、前記炭素繊維(B)の残りの少なくとも一部の供給量をYとしたとき、X/Y=45/55〜80/20(質量比)である、
ポリアミド樹脂組成物の製造方法。 A method for producing a polyamide resin composition from an upstream side in the extrusion direction using an extruder having a main feed port, a first side feed port, and a second side feed port in this order,
Supplying the polyamide resin (A) from the main feed port and melting it;
Supplying a part of the carbon fiber (B) from the first side feed port, and melt-kneading the molten polyamide resin (A) and a part of the carbon fiber (B);
Further supplying at least a part of the remaining carbon fiber (B) from the second side feed port, a melt-kneaded product of the polyamide resin (A) and a part of the carbon fiber (B), and the carbon fiber Melting and kneading at least part of the remaining part of (B),
When the supply amount of a part of the carbon fiber (B) is X and the supply amount of at least a part of the carbon fiber (B) is Y, X / Y = 45/55 to 80/20 (mass ratio) )
A method for producing a polyamide resin composition.
請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 At least a part of the remaining carbon fiber (B) is the entire remaining carbon fiber (B).
The manufacturing method of the polyamide resin composition of Claim 1.
前記メインフィード口と前記第1サイドフィード口との間隔は、0.34L〜0.75Lであり、
前記第1サイドフィード口と前記第2サイドフィード口との間隔は、0.24L〜0.55Lである、
請求項1または2に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 When the length of the screw of the extruder is L,
The interval between the main feed port and the first side feed port is 0.34L to 0.75L,
An interval between the first side feed port and the second side feed port is 0.24L to 0.55L.
The manufacturing method of the polyamide resin composition of Claim 1 or 2.
前記ポリアミド樹脂(A)40〜90質量部と、
前記炭素繊維(B)10〜60質量部と
を含む、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 When the polyamide resin composition is 100 parts by mass of the total of the polyamide resin (A) and the carbon fiber (B),
40 to 90 parts by mass of the polyamide resin (A),
Including 10 to 60 parts by mass of the carbon fiber (B),
The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in any one of Claims 1-3.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The melting point (Tm) measured with a differential scanning calorimeter of the polyamide resin (A) is 290 to 340 ° C.,
The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in any one of Claims 1-4.
前記ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)は、前記ジカルボン酸に由来する成分単位(a1)の合計100モル%に対して、テレフタル酸に由来する成分単位20〜100モル%と、テレフタル酸以外の芳香族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜80モル%および炭素原子数4〜20の脂肪族ジカルボン酸に由来する成分単位0〜40モル%の少なくとも一方とを含み、
前記ジアミンに由来する成分単位(a2)は、前記ジアミンに由来する成分単位(a2)の合計100モル%に対して、炭素原子数4〜8の直鎖状脂肪族ジアミンに由来する成分単位および炭素原子数4〜20の脂環族ジアミンに由来する成分単位の少なくとも一方を合計50〜100モル%含む、
請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The polyamide resin (A) includes a component unit (a1) derived from a dicarboxylic acid and a component unit (a2) derived from a diamine,
The component unit (a1) derived from the dicarboxylic acid is a component unit of 20 to 100 mol% derived from terephthalic acid with respect to a total of 100 mol% of the component unit (a1) derived from the dicarboxylic acid, and other than terephthalic acid At least one of 0 to 80 mol% of component units derived from aromatic dicarboxylic acid and 0 to 40 mol% of component units derived from aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 20 carbon atoms,
The component unit (a2) derived from the diamine is a component unit derived from a linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms and a total of 100 mol% of the component unit (a2) derived from the diamine, and A total of 50 to 100 mol% of at least one of component units derived from an alicyclic diamine having 4 to 20 carbon atoms,
The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in any one of Claims 1-5.
請求項6に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The component unit (a2) derived from the diamine is a component unit derived from the linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms with respect to 100 mol% in total of the component unit (a2) derived from the diamine. Containing 50 to 100 mol%,
The manufacturing method of the polyamide resin composition of Claim 6.
請求項7に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The component unit derived from the linear aliphatic diamine having 4 to 8 carbon atoms is a component unit derived from 1,6-hexanediamine.
The manufacturing method of the polyamide resin composition of Claim 7.
請求項1〜8のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The carbon fiber (B) is a PAN-based carbon fiber.
The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in any one of Claims 1-8.
請求項1〜9のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The average fiber length of the supplied carbon fiber (B) is 2 to 20 mm.
The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in any one of Claims 1-9.
請求項1〜10のいずれか一項に記載のポリアミド樹脂組成物の製造方法。 The method further includes a step of cooling and solidifying the melt-kneaded product to which at least a part of the remaining carbon fiber (B) is further supplied, and then cutting to obtain pellets.
The manufacturing method of the polyamide resin composition as described in any one of Claims 1-10.
前記得られたポリアミド樹脂組成物を成形する工程を含む、
成形体の製造方法。 A step of producing a polyamide resin composition by the production method according to any one of claims 1 to 11,
Including a step of molding the obtained polyamide resin composition,
Manufacturing method of a molded object.
請求項12に記載の成形体の製造方法。 The bending strength of the molded body is 470 MPa or more,
The manufacturing method of the molded object of Claim 12.
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