JP7468189B2 - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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Description
本発明は、ブロー成形性に優れるとともに、低温下でも機械特性が維持可能であり、さらに高温下で寸法安定性に優れるブロー成形体となるポリアミド樹脂組成物を提供することを課題とする。
[1]ポリアミド樹脂組成物100質量%中に、脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)を40~65質量%、脂肪族共重合ポリアミド樹脂(A-2)を2~20質量%、芳香族ポリアミド樹脂(A-3)を0~5質量%、オレフィン系アイオノマー(B)を5~25質量%、耐衝撃材(C)を0~15質量%、無機充填材(D)を1~50質量%含み、
脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)の相対粘度が3.5以上であり、
オレフィン系アイオノマー(B)のJIS K7210に準拠して190℃、2.16kgの荷重で測定したMFRが5.5g/10分未満である、ポリアミド樹脂組成物。
[2]脂肪族共重合ポリアミド(A-2)が、ポリアミド6/66、ポリアミド6/12及びポリアミド6/66/12からなる群から選択される少なくとも1種である[1]のポリアミド樹脂組成物。
[3]無機充填材(D)が、タルク及びガラスミルドファイバーからなる群から選択される少なくとも1種である[1]又は[2]のポリアミド樹脂組成物。
[4]ISO11359-2に準拠して測定した、MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との加算平均値が8.5×10-5cm/cm/℃以下である[1]~[3]のいずれかのポリアミド樹脂組成物。
[5][1]~[4]のいずれかのポリアミド樹脂組成物のブロー成形品。
[6]タンク、チューブ、ホース及びフィルムからなる群から選択される形状の高圧ガスと接触する成形品である、[1]~[4]のいずれかのポリアミド樹脂組成物の成形品。
脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)の相対粘度が3.5以上であり、
オレフィン系アイオノマー(B)のJIS K7210に準拠して190℃、2.16kgの荷重で測定したMFRが5.5未満である、ポリアミド樹脂組成物に関する。
ポリアミド樹脂組成物は、脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)を含む。
脂肪族ホモポリアミド(A-1)は、脂肪族モノマー由来の1種類の構成単位からなるポリアミド樹脂である。脂肪族ホモポリアミド(A-1)は、1種類のラクタム及び当該ラクタムの加水分解物であるアミノカルボン酸の少なくとも一方からなるものであってもよく、1種類のジアミンと1種類のジカルボン酸との組合せからなるものであってもよい。ここで、ジアミンとジカルボン酸の組み合わせは、1種類のジアミンと1種類のジカルボン酸の組合せで1種類のモノマーとみなす。
また、アミノカルボン酸としては6-アミノカプロン酸、7-アミノヘプタン酸、9-アミノノナン酸、11-アミノウンデカン酸、12-アミノドデカン酸が挙げられる。
これらの脂肪族ホモポリアミド(A-1)の中でも、ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリアミド11、ポリアミド12が好ましく、特にポリアミド6、ポリアミド66が好ましい。
ポリアミド樹脂組成物は、脂肪族共重合ポリアミド(A-2)を含む。
脂肪族共重合ポリアミド(A-2)は、脂肪族モノマー由来の2種以上の構成単位からなるポリアミド樹脂である。脂肪族共重合ポリアミド(A-2)は、ジアミンとジカルボン酸の組合せ、ラクタム及びアミノカルボン酸からなる群から選択される2種以上の共重合体である。ここで、ジアミンとジカルボン酸の組み合わせは、1種類のジアミンと1種類のジカルボン酸の組合せで1種類のモノマーとみなす。
また、アミノカルボン酸としては脂肪族ホモポリアミドの原料として例示したものと同様のものが挙げられる。
これらのジアミン、ジカルボン酸、ラクタム、アミノカルボン酸は1種単独で用いてもよいし、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これらの脂肪族共重合ポリアミド(A-2)の中でも、カプロラクタム/ヘキサメチレンジアミノアジピン酸共重合体(ポリアミド6/66)、カプロラクタム/ラウリルラクタム共重合体(ポリアミド6/12)、カプロラクタム/ヘキサメチレンジアミノアジピン酸/ラウリルラクタム共重合体(ポリアミド6/66/12)が好ましい。
ポリアミド樹脂組成物は、芳香族ポリアミド(A-3)を含んでいてもよい。
芳香族ポリアミド樹脂とは、芳香族系モノマー成分を少なくとも1成分含む芳香族ポリアミド樹脂であり、例えば、脂肪族ジカルボン酸と芳香族ジアミン、芳香族ジカルボン酸と脂肪族ジアミンまたは芳香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸を原料とし、これらの重縮合によって得られるポリアミド樹脂である。
芳香族ジアミンとしては、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン等が挙げられ、芳香族ジカルボン酸としては、ナフタレンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸等が挙げられる。
これらの芳香族ジアミン及び芳香族ジカルボン酸は1種類単独で使用してもよいし、2種類以上を適宜組み合わせて使用してもよい。
これらの中でも、モノマー成分を少なくとも2成分含む芳香族共重合ポリアミドが好ましく、芳香族モノマー成分を1種以上と脂肪族モノマー成分1種以上とが共重合した半芳香族ポリアミドがより好ましく、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ポリアミド6T/6I)、ポリキシリレンアジパミド(ポリアミドMXD6)がさらに好ましい。
ここで、非晶性とは、示差走査熱量計(DSC)で測定した結晶融解熱量が1cal/g以下であることをいう。
芳香族ポリアミド(A-3)がポリアミド樹脂(A)に含まれる場合、芳香族ポリアミド(A-3)は、ポリアミド樹脂(A)100質量%中、成形性の観点から好ましくは0~5質量%含まれる。
ポリアミド樹脂の製造装置としては、バッチ式反応釜、一槽式ないし多槽式の連続反応装置、管状連続反応装置、一軸型混練押出機、二軸型混練押出機等の混練反応押出機等、公知のポリアミド製造装置が挙げられる。重合方法としては溶融重合、溶液重合や固相重合等の公知の方法を用い、常圧、減圧、加圧操作を繰り返して重合することができる。これらの重合方法は単独で、あるいは適宜、組合せて用いることができる。
ポリアミド樹脂組成物は、オレフィン系アイオノマー(B)を含む。オレフィン系アイオノマーとは、オレフィンとα,β-不飽和カルボン酸及び/又はα,β-不飽和カルボン酸エステルとの共重合体を金属又は金属イオンによって中和したものをいう。オレフィン系アイオノマー(B)を配合すると、ブロー成形時のパリソン特性が大幅に向上する反面、溶融粘度は大きな上昇を伴わないので生産性が向上する。
また、オレフィン系アイオノマー(B)は、JIS K7112で測定した密度が、940~980kg/m3であることが好ましく、950~970kg/m3であることがより好ましい。
融点および密度が上記範囲にあると、ポリアミドとの相溶性やブロー成形時のスウェル拡大抑止による肉厚安定性の観点から好ましい。
ポリアミド樹脂組成物は、耐衝撃材(C)を含むことが好ましい。耐衝撃材としてはゴム状重合体が挙げられる。耐衝撃材は、ASTM D2240に準拠して測定した表面硬度(ショアA)が80以下であることが好ましい。
炭素数3以上のα-オレフィンとしては、プロピレン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-ヘプテン、1-オクテン、1-ノネン、1-デセン、1-ウンデセン、1-ドデセン、1-トリデセン、1-テトラデセン、1-ペンタデセン、1-ヘキサデセン、1-ヘプタデセン、1-オクタデセン、1-ノナデセン、1-エイコセン、3-メチル-1-ブテン、3-メチル-1-ペンテン、3-エチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ペンテン、4-メチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ヘキセン、4,4-ジメチル-1-ペンテン、4-エチル-1-ヘキセン、3-エチル-1-ヘキセン、9-メチル-1-デセン、11-メチル-1-ドデセン、12-エチル-1-テトラデセン等が挙げられる。これらは1種単独でも又は2種以上を組合せて用いてもよい。
ポリアミド樹脂組成物は、無機充填材を含む。
無機充填材としては、例えば、ガラス繊維、ガラスミルドファイバー、ワラストナイト、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、アルミナ繊維、炭化珪素繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維、石コウ繊維、金属繊維など、セリサイト、カオリン、マイカ、クレー、ベントナイト、アスベスト、タルク、アルミナシリケートなどの珪酸塩、モンモリロナイト、合成雲母などの膨潤性の層状珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バリウムなどの硫酸塩、ガラスフレーク、ガラス・ビーズ、セラミックビ-ズ、窒化ホウ素、炭化珪素、リン酸カルシウムおよびシリカが挙げられるが、タルク及びガラスミルドファイバーからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらは1種単独でも、2種以上組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド樹脂組成物は、耐熱剤(E)を含むことが好ましい。耐熱剤は、ポリアミド樹脂の耐熱性を向上できるものが使用でき、有機系、無機系の耐熱剤をその目的に応じて使用できる。
有機系酸化防止剤としては、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤等を挙げることができる。
イオウ系酸化防止剤としては、ジステアリル-3,3-チオジプロピオネート、ペンタエリスリチルテトラキス(3-ラウリルチオプロピオネート)、ジドデシル(3,3’-チオジプロピオネート)等を挙げることができる。これらは、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
これら有機系酸化防止剤は1種単独でも、2種以上を組合せて用いてもよい。
耐熱剤の無機系耐熱剤の種類としては、銅化合物やハロゲン化カリウムであり、銅化合物としては、ヨウ化第一銅、臭化第一銅、臭化第二銅、酢酸銅等が挙げられる。耐熱性と金属腐食の抑制の観点からヨウ化第一銅が好ましい。ハロゲン化カリウムは、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム等が挙げられる。耐熱性と金属腐食の抑制の観点からヨウ化カリウム及び/又は臭化カリウムが好ましい。これらは、1種単独で用いても、2種以上組み合わせて用いてもよい。
有機系耐熱剤と無機系耐熱剤とは、組み合わせて用いてもよい。
ポリアミド樹脂組成物は、熱溶着性の観点から、少なくとも1種のフェノール系酸化防止剤を含有することが好ましく、少なくとも1種のフェノール系酸化防止剤と少なくとも1種のリン系酸化防止剤とを含有することがより好ましく、o位にtert-ブチル基を有するヒンダードフェノールと、o位にtert-ブチル基を有するヒンダードフェノールの亜リン酸エステル化合物又はo位にtert-ブチル基を有するヒンダードフェノールの次亜リン酸エステル化合物とを含むことがさらに好ましく、o位にtert-ブチル基を有するヒンダードフェノール及びo位にtert-ブチル基を有するヒンダードフェノールの亜リン酸エステル化合物を含むことが特に好ましい。
ポリアミド樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリアミド樹脂及び耐衝撃材(C)以外の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂は、ポリアミド樹脂組成物100質量%中、2質量%以下が好ましく、0~1.5質量%がより好ましい。
ポリアミド樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、前記成分以外の染料、顔料、繊維状補強物、粒子状補強物、可塑剤、酸化防止剤、発泡剤、耐候剤、結晶核剤、結晶化促進剤、離型剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、着色剤等の機能性付与剤等を適宜含有していてもよい。
任意の成分の含有量は、ポリアミド樹脂組成物100質量%中、好ましくは0.01~1質量%、より好ましくは0.05~0.5質量%である。
ポリアミド樹脂組成物の製造方法は特に制限されるものではなく、例えば次の方法を適用することができる。
各成分の原材料の混合には、単軸、二軸押出機、バンバリーミキサー、ニーダー、及びミキシングロールなど通常公知の溶融混練機が用いられる。
ポリアミド樹脂組成物のISO 1133に準拠して、温度280℃、荷重10kgで測定したMFRは、20g/10分以下が好ましく、10g/10分以下がより好ましく、5g/10分以下がさらに好ましい。MFRがこの範囲にあると、成形体の製造、特にブロー成形の成形体の製造に好適に使用することができる。
ポリアミド樹脂組成物の成形品を、ISO11359-2に準拠して測定した、MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との加算平均値は、8.5×10-5cm/cm/℃以下であることが好ましい。MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との加算平均値がこの範囲にあると、低温から高温までの環境下において、寸法が安定である。
ポリアミド樹脂組成物は、ブロー成形によるブロー成形品、押出成形による押出成形品、射出成形による射出成形品、回転成形による回転成形品の製造に好適に用いることができる。ポリアミド樹脂組成物は、ブロー成形性が良好であるので、ブロー成形によるブロー成形品により好適に用いることができる。
ポリアミド樹脂組成物からブロー成形によりブロー成形品を製造する方法については特に制限されず、公知の方法を利用することができる。一般的には、通常のブロー成形機を用いパリソンを形成した後、ブロー成形を実施すればよい。パリソン形成時の好ましい樹脂温度は、ポリアミド樹脂組成物の融点より10℃から70℃高い温度範囲で行うことが好ましい。
また、ポリエチレンなどのポリオレフィンや他の熱可塑性樹脂と共押出した後、ブロー成形を行い、多層構造体を得ることも可能である。その場合ポリアミド樹脂組成物層とポリオレフィンなどの他の熱可塑性樹脂層の間に接着層を設けることも可能である。多層構造体の場合、本発明のポリアミド樹脂組成物は外層、内層のいずれにも使用し得る。
脂肪族ホモポリアミド
ポリアミド6の(1):宇部興産株式会社製、相対粘度:4.08
ポリアミド6の(2):宇部興産株式会社製、相対粘度:3.37
脂肪族共重合ポリアミド
ポリアミド6/66:宇部興産株式会社製、製品名:5034、相対粘度:4.05
なお、上記ポリアミド樹脂の相対粘度は、JIS K-6920に準拠し、ポリアミド樹脂1gを96%濃硫酸100mlに溶解させ、25℃で測定した値である。
芳香族ポリアミド
ポリアミド6T/6I:EMS-CHEMIE(Japan)株式会社製、製品名「Grivory(登録商標) G21」)
アイオノマーの(1):Zn-EM Ionomer:密度960kg/m3、融点88℃、MFR0.9g/10分、エチレン-メタクリル酸共重合体、金属イオン:亜鉛、製品名「ハイミラン(登録商標)1706」三井・ダウ・ポリケミカル株式会社製
アイオノマーの(2):Zn-EMIonomer:密度950kg/m3、融点95℃、MFR5.5g/10分、エチレン-メタクリル酸共重合体、金属イオン:亜鉛、製品名「ハイミラン(登録商標)1557」三井・ダウ・ポリケミカル株式会社製
アイオノマーの(3):Zn-EMIonomer:密度950kg/m3、融点90℃、MFR16g/10分、エチレン-メタクリル酸共重合体、金属イオン:亜鉛、製品名「ハイミラン(登録商標)1702」三井・ダウ・ポリケミカル株式会社製
アイオノマーのMFRは、JIS K7210(1999年)に準拠して190℃、2.16kgの荷重で測定した。
タフマーMH5020:無水マレイン酸変性エチレン-ブテン共重合体、製品名「タフマー(登録商標)MH5020」三井化学株式会社製、酸無水物濃度:100μeq/g、ASTM D1238に準拠して190℃、2.16kgの荷重で測定したMFR:0.6g/10分
タルク:製品名「KHP-400」林化成株式会社製、平均粒子径11μm
ガラスミルドファイバー:製品名「80M-10A」日本電気硝子株式会社製、繊維径10.5μm、平均繊維長80μm
タルクの平均粒子径,ガラスミルドファイバーの繊維径、平均繊維長、カタログ値である。
Irganox1098:ヒンダードフェノール系耐熱剤(N,N’-(ヘキサン-1,6-ジイル)ビス[4-ヒドロキシ-3,5-ビス(tert-ブチル)ベンゼンプロパンアミド]、製品名「Irganox1098」BASF社製
Irganox1010:ヒンダードフェノール系耐熱剤(ペンタエリスリトール-テトラキス[3-(3,5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシフェニル)-プロピオネート]、製品名「Irganox1010」BASF社製)
Irgafos168:リン系耐熱剤(トリス(2,4-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスファイト)、製品名「Irgafos168」BASF社製)
表1に記載した各成分を二軸混練機TEX44HCT、シリンダー径44mm L/D35で、シリンダー温度250℃、スクリュー回転160rpm、吐出量50kg/hrsにて溶融混練し、目的とするポリアミド樹脂組成物ペレットを作製した。
なお、表中の組成の単位は質量%であり、樹脂組成物全体を100質量%とする。
(1)ブロー成形性
株式会社プラコー製のブロー成形機DA-50型アキュームヘッド付きを用い、シリンダー温度240℃、スクリュー回転数40rpm、ダイ口径50mm、円筒状3リットルボトル金型、金型温度60℃にて、厚み一定でパリソンを1m射出し、3秒後の垂下がり量を測定し、ブロー成形性を評価した。垂下がり量が少ないほど、ブロー成形性に優れる。具体的には、垂下がり量が50mm未満であると、ブロー成形性に優れるため、以下の基準で評価した。
〇:垂下がり量が50mm未満であって、ブロー成形性が良好である。
×:垂下がり量が50mm以上であって、ブロー成形性が悪い。
ファナック株式会社のFAS-T100Dを用い、シリンダー温度290℃、金型温度80℃、射出速度80mm/secで射出成形し、40×200×5mmプレートを成形した。
40×200×5mmプレートの中心から左右に10mm離れた箇所より、5×10×5mm(MD方向)、10×5×5(TD方向)の試験片を機械加工により作成する。
ISO11359-2に準拠して、150℃で5分間保持し、アニール処理を行なった後、昇温速度=5℃/分で、-100~100℃においてMD方向とTD方向の線膨張係数(-70~50℃の範囲における傾きより算出)を測定し、以下の基準で評価した。
〇:MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との加算平均値が8.5×10-5cm/cm/℃以下。
×:MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との加算平均値が8.5×10-5cm/cm/℃超。
住友重機械工業株式会社のSE100D-C160Sを用い、シリンダー温度290℃、金型温度80℃、射出速度32mm/secで射出成形し、ISO Type-A試験片を成形した。 ISO 527-1,2に従い、-60℃で厚み4.0mmのISO Type-A試験片を用いて試験を行った。
以下に従って、低温(-60℃)での引張破壊呼びひずみを評価した。
◎:引張破壊呼びひずみが15%を超え、低温機械特性が優れる。
〇:引張破壊呼びひずみが10~15%であって、低温機械特性が良好である。
×:引張破壊呼びひずみが10%未満であって、低温機械特性が悪い。
実施例1及び7と比較例1とを比較すると、無機充填材を含まない場合は、ブロー成形性及び寸法安定性が劣ることがわかる。
また、実施例1と比較例2とを比較すると、脂肪族ホモポリアミド樹脂として、相対粘度が3.5未満のものを使用した場合は、ブロー成形性が実施例1より劣ることがわかる。
実施例1と比較例3とを比較すると、アイオノマーを使用しないと、ブロー成形性および寸法安定性が実施例1よりも劣ることがわかる。
実施例1と比較例4とを比較すると、脂肪族共重合ポリアミド樹脂を含まないと、ブロー成形性及び低温機械特性が実施例1よりも劣ることがわかる。
実施例1と比較例5及び6とを比較すると、オレフィン系アイオノマーのMFRが、5.5g/10分以上であると、ブロー成形性が劣り、よりMFRの値が高くなると、低温機械特性も劣ることがわかる。
Claims (6)
- ポリアミド樹脂組成物100質量%中に、脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)を40~65質量%、脂肪族共重合ポリアミド樹脂(A-2)を2~20質量%、芳香族ポリアミド樹脂(A-3)を0~5質量%、オレフィン系アイオノマー(B)を5~25質量%、耐衝撃材(C)を0~15質量%、無機充填材(D)を3~50質量%含み、
JIS K-6920に準拠し、脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)1gを96%濃硫酸100mlに溶解させ、25℃で測定される、脂肪族ホモポリアミド樹脂(A-1)の相対粘度が3.5以上であり、
オレフィン系アイオノマー(B)のJIS K7210に準拠して190℃、2.16kgの荷重で測定したMFRが5.5g/10分未満である、ポリアミド樹脂組成物。 - 脂肪族共重合ポリアミド(A-2)が、ポリアミド6/66、ポリアミド6/12及びポリアミド6/66/12からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 無機充填材(D)が、タルク及びガラスミルドファイバーからなる群から選択される少なくとも1種である請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物を、シリンダー温度290℃、金型温度80℃、射出速度80mm/secで射出成形して得た40×200×5mmプレートを、ISO11359-2に準拠して測定した、MD方向の線膨張係数とTD方向の線膨張係数との加算平均値が8.5×10-5cm/cm/℃以下である請求項1~3のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1~4のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物のブロー成形品。
- タンク、チューブ、ホース及びフィルムからなる群から選択される形状の高圧ガスと接触する成形品である、請求項1~4のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物の成形品。
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