JP7689874B2 - ポリアミド樹脂組成物ペレット、その製造方法、及び成形体 - Google Patents
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Description
しかしながら、これら耐熱剤、特にハロゲン化カリウムは潮解性を有し、大気中に保管していると塊状になるため、ポリアミド中に均一に分散させることは非常に困難であり、均一に分散せず塊状に残存した耐熱剤がポリアミド樹脂組成物の物性低下の原因となる他、射出成型後の製品の表面に斑点として現れて外観が悪化し、製品の価値を著しく低下させる問題があった。
例えば、特許文献1には、アルカリ金属もしくはアルカリ土類金属のハロゲン化物の微粉末と滑材を予め混合してポリアミド樹脂に配合する技術が記載されている。
特許文献2には、ポリアミドペレットに、銅化合物の水溶液と無機ハロゲン化物の水溶液とを添加して混合し、乾燥処理する技術が記載されている。
特許文献3には、ハロゲン化カリウムおよびハロゲン化銅を含有した水溶液をベント付き押出機に添加してポリアミド樹脂組成物に配合する技術が記載されている。
特許文献4には、一定の水分を含有したポリアミド樹脂と、細かく粉砕したハロゲン化合物と銅化合物と少なくとも一つのアミド基を有する有機化合物とを混合し、溶融混練して得たポリアミドマスターバッチをポリアミド樹脂に配合する技術が記載されている。
[1]ポリアミド(A)、銅化合物粉体(B)、及び金属ハロゲン化物溶液(C)を含むポリアミド樹脂組成物から形成されるペレットであって、前記ペレットは、凝集体を含み、 前記凝集体の平均粒子径が7μm以下であり、前記ペレット中における、銅化合物(b1)に対する金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(b1)が、質量基準で、4倍以上である、ポリアミド樹脂組成物ペレット。
L*≧74.0・・・(1)
[式(1)中、L*は、前記ポリアミド樹脂組成物ペレットのCIE1976(L*a*b*)表色系により規定されるL*である。]
[3]前記銅化合物(b1)がヨウ化銅又は臭化銅である、上記[1]又は[2]に記載のポリアミド樹脂組成物ペレット。
[4]前記凝集体が前記銅化合物(b1)及び前記金属ハロゲン化物(c1)の少なくとも1種からなる、上記[1]~[3]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレット。
[6]前記凝集体の平均粒子径が7μm以下である、上記[5]に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
[8]前記金属ハロゲン化物溶液(C)が、アルカリ金属のハロゲン化合物及びアルカリ土類金属のハロゲン化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶液(C1)である、上記[5]~[7]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
[9]前記金属ハロゲン化物溶液(C)が、金属ハロゲン化物水溶液である、上記[5]~[8]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
[10]前記金属ハロゲン化物溶液(C)が、ヨウ化カリウム水溶液又は臭化カリウム水溶液である、上記[5]~[9]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
[11]前記溶融押出機は、2箇所以上の試料投入口を備える、上記[5]~[10]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
[12]上記[1]~[4]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットから得られた成形体。
[13]上記[5]~[11]のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法によって製造されたポリアミド樹脂組成物ペレットから得られた成形体。
本発明のポリアミド樹脂組成物ペレットは、ポリアミド(A)、銅化合物粉体(B)、及び金属ハロゲン化物溶液(C)を含むポリアミド樹脂組成物から形成されるペレットであって、前記ペレットは、凝集体を含み、前記凝集体の平均粒子径が7μm以下であり、前記ペレット中における、銅化合物(b1)に対する金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(b1)が、質量基準で、4倍以上である、ポリアミド樹脂組成物ペレットである。
本発明によれば、金属ハロゲン化物として溶液を用いることにより、ペレット中に金属ハロゲン化物が均等に分散されることになる。これにより、当該金属ハロゲン化物と、同じくペレット中に分散されている銅化合物との接触頻度が高くなる。そのため、銅化合物が熱老化防止反応により1価の銅から2価の銅に変化した場合においても、当該2価の銅が、当該2価の銅と接触している金属ハロゲン化物によって、1価の銅に戻されることになる。従って、当該ペレットを用いて得られた成形体は、着色が防止され、外観が優れたものになると考えられる。
また、本発明によれば、金属ハロゲン化物として溶液を用いることにより、使用溶媒の蒸発により樹脂に掛かる熱量が減ることで熱劣化を抑えられ、その結果、得られるペレットの明度が高くなる。これにより、ペレットを着色して所望の色の成形体を得る際に、狙った色に着色し易くなり、外観に優れた成形体を得ることができる。
また、本発明によれば、銅化合物として粉体を用いているため、銅化合物として溶液を用いる場合と比べて、多量の銅化合物をペレット中に含有させることができる。これにより、ペレットを用いた成形体は、耐熱性が優れたものになる。
また、本発明によれば、ペレット中に存在する凝集体の平均粒子径が7μm以下であるため、金属ハロゲン化物及び銅化合物が過剰に凝集することなくペレット中に均質に分散することになる。そのため、金属ハロゲン化物と銅化合物との接触頻度が高くなる。そのため、銅化合物が熱老化防止反応により1価の銅から2価の銅に変化した場合においても、当該2価の銅が、当該2価の銅と接触している金属ハロゲン化物によって2価の銅を1価の銅に戻されることになる。従って、当該ペレットを用いて得られた成形体は、着色が防止され、外観が優れたものになると考えられる。
また、本発明によれば、ペレット中における、銅化合物(b1)に対する金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(b1)が、質量基準で、4倍以上であるため、銅化合物が金属ハロゲン化物と接触する可能性が高くなり、その結果、ペレットの明度が高くなる。これにより、ペレットを着色する際に狙った色に着色し易くなり、外観に優れた成形体を製造することができる。
本発明において用いるポリアミド(A)は、特に制限はないが、ポリアミドの繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数が6~13であるポリアミドが好ましい。ポリアミドの繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数が前記範囲内であると、成形体の機械特性が向上し、また低吸水性となる。これらの観点から、繰り返し単位中におけるアミド基1個当たりの炭素数は7~13が好ましく、8~13がより好ましい。
なお、「アミド基1個当たりの炭素数」は、アミド基1個当たりの各繰り返し単位中に含まれる全炭素数(アミド基の炭素も含む)の平均値である。
前記原料としては、例えば、6-アミノカプロン酸、11-アミノウンデカン酸、12-アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸等のアミノカルボン酸;ε-カプロラクタム、ω-ラウロラクタム等のラクタム;1,4-テトラメチレンジアミン、1,5-ペンタメチレンジアミン、1,6-ヘキサメチレンジアミン、2-メチルペンタメチレンジアミン、2,2,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチル-1,6-ヘキサメチレンジアミン、1,7-ヘプタメチレンジアミン、1,8-オクタメチレンジアミン、1,9-ノナメチレンジアミン(1,9-ノナンジアミン)、2-メチル-1,8-オクタメチレンジアミン、2-エチル-1,7-ヘプタンジアミン、1,10-デカメチレンジアミン、1,11-ウンデカメチレンジアミン、1,12-ドデカメチレンジアミン、1,13-トリデカメチレンジアミン、5-メチルノナメチレンジアミン等の脂肪族ジアミン;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、1-アミノ-3-アミノメチル-3,5,5-トリ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、ビス(3-メチル-4-アミノシクロヘキシル)メタン、2,2-ビス(4-アミノシクロヘキシル)プロパン、ビス(アミノプロピル)ピペラジン、アミノエチルピペラジン等の脂環式ジアミン;メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン等の芳香族ジアミン;シュウ酸、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、ピメリン酸、2,2-ジメチルグルタル酸、スペリン酸、2,2-ジエチルコハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ダイマー酸等の脂肪族ジカルボン酸;1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、1,4-ナフタレンジカルボン酸、2,6-ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸、1,4-フェニレンジオキシジ酢酸、1,3-フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、4,4’-オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン-4,4’-ジカルボン酸、ジフェニルスルホン-4,4’-ジカルボン酸、4,4’-ビフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸等が挙げられる。
本発明では、これらの原料から誘導されるホモポリマー又はコポリマーの1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
なお、半芳香族ポリアミドを構成する脂肪族ジアミンとしては、炭素数4~18の脂肪族ジアミンとそれ以外の脂肪族ジアミンとを併用してもよく、その場合の脂肪族ジアミン全量中の炭素数4~18の脂肪族ジアミンの含有量は、50~100モル%が好ましく、60~100モル%がより好ましく、75~100モル%が更に好ましく、90~100モル%が特に好ましい。
これらの中でも、反応性、封止末端の安定性、及び製造コスト等の観点から、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、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、及び安息香酸が好ましい。
これらの中でも、反応性、沸点、封止末端の安定性、及び製造コストの観点から、ブチルアミン、ヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン、及びアニリンが好ましい。
ポリアミド(A)の製造方法としては、例えば最初にジカルボン酸単位となるジカルボン酸成分と、ジアミン単位となるジアミン成分と、触媒と、必要に応じて末端封止剤とをそれぞれ所定量一括して混合し、200~250℃に加熱して、プレポリマーとし、更に固相重合するか、又は溶融押出機を用いて重合させる方法が挙げられる。
なお、重合の最終段階を固相重合により行う場合、減圧下又は不活性ガス雰囲気下に行うことが好ましく、重合温度が200~280℃の範囲内であれば、重合速度が大きく、生産性に優れ、着色やゲル化を有効に抑制することができる。重合の最終段階を溶融押出機により行う場合、重合温度は370℃以下であることが好ましく、分解がほとんどなく、劣化の無いポリアミド(A)が得られる。
前記塩又はエステルとしては、リン酸、亜リン酸又は次亜リン酸とカリウム、ナトリウム、マグネシウム、バナジウム、カルシウム、亜鉛、コバルト、マンガン、錫、タングステン、ゲルマニウム、チタン、及びアンチモン等の金属との塩;リン酸、亜リン酸又は次亜リン酸のアンモニウム塩;リン酸、亜リン酸又は次亜リン酸のエチルエステル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、ヘキシルエステル、イソデシルエステル、オクタデシルエステル、デシルエステル、ステアリルエステル、及びフェニルエステル等が挙げられる。
本発明において、ポリアミド(A)の固有粘度とは、濃硫酸中、30℃の条件下で測定した値であり、具体的には実施例に記載の方法により測定され、算出される値である。
ポリアミド(A)の融点は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
銅化合物粉体(B)は、ポリアミドの熱分解によりに生じたラジカルを銅が捕捉することで、ポリアミドの酸化劣化を防止する効果を有する。
また、銅化合物粉体(B)は、銅化合物として粉体を用いているため、銅化合物として溶液を用いる場合と比べて、多量の銅化合物をペレット中に含有させることができる。これにより、ペレットを用いた成形体は、耐熱性が優れたものになる。
銅化合物粉体(B)を構成する銅化合物(b1)としては、ハロゲン化銅、酢酸銅等の銅塩等が挙げられ、好ましくはハロゲン化銅である。
ハロゲン化銅としては、ヨウ化銅、臭化銅、塩化銅、ヨウ化銅等が挙げられ、好ましくはヨウ化銅、臭化銅又は塩化銅であり、より好ましくはヨウ化銅又は臭化銅であり、更に好ましくはヨウ化銅である。
ハロゲン化銅としては、ハロゲン化第一銅(ハロゲン化銅(I))及びハロゲン化第ニ銅(ハロゲン化銅(II))のいずれでも良いが、ハロゲン化第一銅が好ましい。すなわち、ハロゲン化銅としては、ヨウ化第一銅、臭化第一銅、塩化第一銅、ヨウ化第ニ銅、臭化第ニ銅、塩化第ニ銅等が挙げられ、好ましくはヨウ化第一銅、臭化第一銅又は塩化第一銅であり、より好ましくはヨウ化第一銅又は臭化第一銅であり、更に好ましくはヨウ化第一銅である。
金属ハロゲン化物溶液(C)は、金属ハロゲン化物(c1)と、当該金属ハロゲン化物(c1)を溶解する溶媒とを含む。
金属ハロゲン化物(c1)は、銅化合物のポリアミドへの分散を助け、また銅化合物が熱老化防止反応により1価の銅から2価の銅に変化した場合に1価の銅に戻すことで長期に渡って酸化劣化を防止する作用を有する。
また、金属ハロゲン化物(c1)を溶液として配合することにより、ペレット中に金属ハロゲン化物が均等に分散されることになる。これにより、同じくペレット中に分散されている銅化合物との接触頻度が高くなる。そのため、銅化合物が熱老化防止反応により1価の銅から2価の銅に変化した場合においても、均質に分散された金属ハロゲン化物(c1)によって2価の銅を1価の銅に戻して着色を防止することができ、従って外観が優れたものになると考えられる。また、溶液を用いることにより、得られるペレットの明度が高くなる。これにより、ペレットを着色して成形体を得る際に、狙った色に着色し易くなり、外観に優れた成形体を得ることができる。
金属ハロゲン化物(c1)を構成するハロゲンとしては、ヨウ素、臭素、塩素等が挙げられ、好ましくはヨウ素又は臭素であり、より好ましくはヨウ素である。
金属ハロゲン化物(c1)としては、ヨウ化カリウム、臭化カリウム、塩化カリウム、ヨウ化ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化ナトリウム等が挙げられ、好ましくはヨウ化カリウム、臭化カリウム又は塩化カリウムであり、より好ましくはヨウ化カリウムである。
金属ハロゲン化物(c1)を溶解する溶媒としては、水、メタノールやエタノール等のアルコール類等が挙げられ、好ましくは水である。
また、金属ハロゲン化物溶液(C)は、金属ハロゲン化物水溶液であることが好ましい。
金属ハロゲン化物溶液(C)は、ヨウ化カリウム水溶液又は臭化カリウム水溶液であることがより好ましい。
金属ハロゲン化物溶液(C)は、金属ハロゲン化物(c1)及び溶媒の他に、任意成分を含んでいても良いが、含まないことが好ましい。
金属ハロゲン化物溶液(C)中における、金属ハロゲン化物(c1)及び溶媒の合計含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは99質量%以上、例えば100質量%である。
本発明に係るポリアミド樹脂組成物ペレットは、凝集体を含有する。
当該凝集体は、銅化合物粉体(B)及び金属ハロゲン化物溶液(C)の少なくとも1種に由来するものであり、例えば銅化合物(b1)及び金属ハロゲン化物(c1)の少なくとも1種からなるものと考えられる。
当該凝集体の平均粒子径は、7μm以下である。これにより、当該凝集粒子に起因する強度の低下が防止されることにより、機械的強度、伸び特性に優れる成形体を製造することができる。また、凝集体の平均粒子径が7μm以下であるため、ペレット中に均質に分散することになり、銅化合物粉体との接触頻度が高くなる。これにより、熱老化防止反応により1価の銅から2価の銅に変化した場合においても、均質に分散された金属ハロゲン化物によって2価の銅を1価の銅に戻して着色を防止することができ、従って外観が優れたものになると考えられる。
平均粒子径が7μm以下である凝集体は、金属ハロゲン化物を金属ハロゲン化物溶液としてポリアミド樹脂組成物に配合することにより、製造することができる。
また、当該平均粒子径は、レーザー溶着に用いるレーザーの透過性の観点から、好ましくは1.0μm以上である。
これらの観点から、当該平均粒子径は、好ましくは1.0~7.0μmであり、より好ましくは1.0~6.5μmであり、更に好ましくは2.0~6.0μmであり、より更に好ましくは2.0~5.0μmである。
本発明では、銅化合物を銅化合物粉体(B)として配合すると共に、金属ハロゲン化物を金属ハロゲン化物溶液(C)として配合することにより、凝集体の平均粒子径を7μm以下に制御することができる。これに対して、銅化合物を銅化合物水溶液として配合する場合、銅化合物の溶解度が低いために十分な量の銅化合物を配合することができず、また銅化合物水溶液中における銅化合物の含有量を多くすると、銅化合物が十分に溶解せずに懸濁液となり、その結果、凝集体の平均粒子径が大きくなる。
凝集体の平均粒子径は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明のポリアミド樹脂組成物ペレットは、本発明の目的を損なわない範囲内で、ポリアミドに慣用的に用いられる添加剤、例えば、核剤、離型剤、滑剤、顔料、染料、難燃剤、潤滑剤、可塑化剤、ガラス繊維等の強化材、上記以外の酸化防止剤、紫外線吸収剤等を含有しても良い。
核剤の含有量は、ポリアミド(A)100質量部に対して、好ましくは0.01~1質量部であり、より好ましくは0.05~0.5質量部であり、更に好ましくは0.08~0.3質量部である。
離型剤の含有量は、ポリアミド(A)100質量部に対して、好ましくは0.01~1質量部であり、より好ましくは0.05~0.5質量部であり、更に好ましくは0.1~0.3質量部である。
ポリアミド樹脂組成物ペレット中における、ポリアミド(A)、銅化合物粉体(B)、及び凝集体の合計含有量は、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、更に好ましくは95質量%以上、より更に好ましくは99質量%以上である。
前記ペレット中における、銅化合物(b1)に対する金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(b1)は、質量基準で、4倍以上である。4倍以上であることにより、ペレットの明度が高くなり、ペレットを着色する際に狙った色に着色し易くなり、外観に優れた成形体を製造することができる。また、銅化合物に起因する耐熱老化性を十分に発揮させる観点から、当該割合(c1)/(b1)は、好ましくは20倍以下である。これらの観点から、当該割合当該割合(c1)/(b1)は、好ましくは4~20倍であり、より好ましくは5~10倍であり、更に好ましくは5.5~8.5倍であり、より更に好ましくは5.5~7.5倍であり、より更に好ましくは6.2~7.5倍である。
ここで、銅化合物(b1)は、銅化合物粉体(B)を構成する銅化合物を意味し、金属ハロゲン化物(c1)は、金属ハロゲン化物溶液(C)中における金属ハロゲン化物及び凝集体を構成する金属ハロゲン化物を意味する。したがって、銅化合物(b1)の好適な種類及び含有量は、銅化合物粉体(B)の好適な種類及び含有量と同じである。また、金属ハロゲン化物(c1)の好適な種類及び含有量は、金属ハロゲン化物溶液(C)中における金属ハロゲン化物の好適な種類及び含有量と同じである。
前記ポリアミド樹脂組成物ペレットの色調は、下記式(1)を満たすことが好ましい。
L*≧74.0・・・(1)
式(1)中、L*は、前記ポリアミド樹脂組成物ペレットのCIE1976(L*a*b*)表色系により規定されるL*である。
当該式(1)を満たすことにより、明度が高くなるため、当該ペレットを着色する際に狙った色に着色し易い。当該観点から、L*は、好ましくは78.0以上、より、好ましくは80.0以上、更に好ましくは80.5以上、より更に好ましくは81.0以上である。
L*を74.0以上にするためには、金属ハロゲン化物を溶液として配合してペレットを得る必要がある。また、ペレット中における、銅化合物(b1)に対する金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(b1)を高くすると、L*が高くなる傾向がある。
ポリアミド樹脂組成物ペレットの色調は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
前記ポリアミド樹脂組成物ペレットの引張破断強度は、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
前記ポリアミド樹脂組成物ペレットの引張呼びひずみは、具体的には実施例に記載の方法により測定することができる。
本発明に係るポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法は、ポリアミド(A)、銅化合物粉体(B)、及び金属ハロゲン化物溶液(C)を溶融押出機に供給してポリアミド樹脂組成物ペレットを得る、ポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法であって、前記ペレットは、凝集体を含み、前記金属ハロゲン化物溶液(C)は、金属ハロゲン化物(c1)と、前記金属ハロゲン化物(c1)を溶解する溶媒とを含んでおり、前記銅化合物粉体(B)に対する前記金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(B)が、質量基準で、4倍以上であり、前記ポリアミド(A)及び前記金属ハロゲン化物溶液(C)を溶融押出機に供給した後に、前記銅化合物粉体(B)を溶融押出機に供給する、ポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法である。
溶融混練条件は特に限定されないが、例えば、ポリアミド(A)の融点よりも10~50℃程度高い温度範囲で、約1~30分間溶融混練する方法が挙げられる。
2箇所以上の試料投入口を備える場合、上流側の試料投入口にポリアミド(A)及び金属ハロゲン化物溶液(C)を供給して金属ハロゲン化物をポリアミド(A)中に均質に分散させた後に、下流側の試料投入口に銅化合物粉体(B)を供給することにより、金属ハロゲン化物と銅化合物粉体(B)とを良好に接触させることができる。
3箇所以上の試料投入口を備える場合、上流側の試料投入口にポリアミド(A)を供給し、次いでそれよりも下流側の試料投入口に金属ハロゲン化物溶液(C)を供給して金属ハロゲン化物をポリアミド(A)中に均質に分散させ、次いでそれよりも下流側の試料投入口に銅化合物粉体(B)を供給することにより、金属ハロゲン化物と銅化合物粉体(B)とを良好に接触させることができる。
この場合、上流側の試料投入口から溶融押出機に供給されるポリアミド(A-1)に対する、銅化合物粉体(B)と共に下流側の試料投入口から溶融押出機に供給されるポリアミド(A-2)の割合(A-2)/(A-1)は、好ましくは1/99~20/80、より好ましくは5/95~15/85、更に好ましくは8/92~15/85である。
ベント部としては、大気に開放されている開放ベント部であってもよく、真空ポンプに接続されている真空ベント部であってもよい。例えば、金属ハロゲン化物溶液(C)を供給する上流側試料投入口と、その下流側に位置する銅化合物粉体(B)を供給する下流側試料投入口とを備える押出機の場合、押出機の上流側試料投入口と下流側試料投入口との間の位置に、金属ハロゲン化物溶液(C)の溶媒等の揮発成分を排気させる開放ベント部を備え、下流側試料投入口よりも下流側に真空ベント部を備えてもよい。
本発明に係る成形体は、前記ポリアミド樹脂組成物ペレットから得られた成形体である。
あるいは、本発明に係る成形体は、前記ポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法によって製造されたポリアミド樹脂組成物ペレットから得られた成形体である。
本発明のポリアミド樹脂組成物ペレットは、各種成形方法に供することにより、成形体を得ることができる。成形体の成形方法は用途に応じて適宜選択すればよいが、射出成形法、ブロー成形法、押出成形法、圧縮成形法、延伸成形法、真空成形法、発泡成形法、回転成形法、含浸法、レーザー焼結法、熱溶解積層法等の方法を採用することができる。本発明のポリアミド樹脂組成物ペレットは、溶融状態における熱安定性に優れているため、成形においても変質を生じにくく、欠点や色調変化が抑制された、優れた品質の成形体を得ることができる。
前記成形品としては、例えば、フィルム、シート、チューブ、パイプ、ギア、カム、各種ハウジング、ローラー、インペラー、ベアリングリテーナー、スプリングホルダー、クラッチパーツ、チェインテンショナー、タンク、ホイール、コンデンサー、ジャック、LEDリフレクタ、などが挙げられる。
特に、本発明の成形体は、高温環境が想定される部材に最適であり、自動車用途の成形品、例えば、自動車の内外装部品、エンジンルーム内の部品、冷却系部品、摺動部品、電装部品、センサー類などに好適に使用することができる。加えて、高温環境下である水栓および水道用途や医療器具用途や調理器具用途の部品とすることができる。このような成形品は、ハウジング、サーモユニット、カートリッジ、配管、スピンドル、フィルター、フィン、バルブ、プロペラシャフトなどに好適に使用することができる。さらに、本発明のポリアミド樹脂組成物ペレットは、高温環境下が想定される電気部品・電子部品とすることができる。このような成形品は、表面実装型のコネクタ、ソケット、カメラモジュール、電源部品、スイッチ、センサー、コンデンサー座板、ハードディスク部品、リレー、抵抗器、ヒューズホルダー、コイルボビン、ICハウジングなどに好適に使用することができる。
製造例、実施例、及び比較例における各物性の測定は、以下に示す方法に従って行った。
製造例で得られたポリアミドの融点は、(株)日立ハイテクサイエンス製の示差走査熱量分析装置「DSC7020」を使用して測定した。
融点は、ISO11357-3(2011年第2版)に準拠して測定を行った。具体的には、窒素雰囲気下で、30℃から340℃へ10℃/分の速度で試料(半芳香族ポリアミド)を加熱し、340℃で5分間保持して試料を完全に融解させた後、10℃/分の速度で50℃まで冷却し50℃で5分間保持した。再び10℃/分の速度で340℃まで昇温した時に現れる融解ピークのピーク温度を融点(℃)とし、融解ピークが複数ある場合は最も高温側の融解ピークのピーク温度を融点(℃)とした。
実施例及び比較例で得られたペレットを用いて、射出成形機(住友重機械工業(株)製、型締力:100トン、スクリュー径:32mm)を使用し、シリンダー温度320℃、金型温度140℃、サイクルタイム40秒以下の条件下で、Tランナー金型により成形して、ポリアミド樹脂組成物成形品である、ISO多目的試験片A型ダンベル(4mm厚、全長170mm、平行部長さ80mm、平行部幅10mm)を作製した。
濃硫酸を溶媒として、製造例で得られたポリアミドを濃度0.2g/dlとなるように溶解させ試料溶液を作製した。次いで、温度30℃における、溶媒(濃硫酸)の流下時間と、試料溶液の流下時間を測定し、下記式より固有粘度を求めた。
ηinh=[ln(t1/t0)]/c
上記関係式中、t0は溶媒(濃硫酸)の流下時間(秒)を表し、t1は試料溶液の流下時間(秒)を表し、cは試料溶液中の試料(ポリアミド(A))の濃度(g/dl)を表す。
得られたISO多目的試験片A型ダンベル(試験片)を用い、ISO527-1(2012年第2版)に準じて、万能材料試験機 5969((株)Instron製)を使用し、23℃における引張破断強度(MPa)及び引張破断伸度(%)を測定した。引張破断強度の数値が大きい程、成形体(試験片)の機械的強度が高いことを示す。引張破断伸度(%)の数値が大きい程、成形体(試験片)の伸び特性が優れていることを示す。なお、破断伸度は呼びひずみを用いている。
各実施例及び比較例で得られたペレットの色彩値であるL*は、下記の装置及び条件でペレットを撮影することで測定した。
得られたペレットを試料とすることで測定した。
測定装置:RAL gGmbH製 測色計RAL COLORCATCH NANO
光源:CIE標準光源D65
センサー:CCDカメラ(224×224ピクセル)
測定ジオメトリー:45°/0°ソフトウェア:RAL iCOLOURS(バージョン3.7.2)
使用機器:iPhone(登録商標)8(iOS 13.3)上でソフトウェアを使用
実施例および比較例で得られたペレットを試料として測定した。
試料の表面を小型研磨機SP-150(株式会社日本ミクロトーム研究所製)で研磨した。Engis社の耐水研磨紙と水で研磨した後、Hyprezダイヤモンドスラリー 9-STD-PC(株式会社Engis製)と研磨紙Hyp9μm(株式会社Engis製)の組み合わせ、Hyprezダイヤモンドスラリー 3-STD-PC(株式会社Engis製)と研磨紙Hyp3μm(株式会社Engis製)の組み合わせ、Hyprezダイヤモンドスラリー 1/10-STD-PC(株式会社Engis製)と研磨紙Hyp1/10μm(株式会社Engis製)の組み合わせの順番で研磨を実施した。研磨紙とダイヤモンドスラリー変更の際は、超音波洗浄をしてから次の条件の研磨紙とダイヤモンドスラリーで研磨した。
研磨後のペレットを光学顕微鏡Nikon ECLiPSE LV100NPOL(株式会社ニコン製)を用いて倍率500倍で任意の箇所を10か所撮影し、その中で確認された大きい順から40個の凝集体の長径を測定し、平均値の数平均粒子径を算出し、凝集物の平均粒子径とした。
テレフタル酸7562.5g(45.6モル)、1,9-ノナンジアミンと2-メチル1,8-オクタンジアミンの混合物[80/20(モル比)]7296.8g(46.2モル)、安息香酸140.7g(1.15モル)、次亜リン酸ナトリウム一水和物15g(原料の総質量に対して0.1質量%)及び蒸留水3.75リットルを内容積40リットルのオートクレーブに入れ、窒素置換した。3時間かけて内部温度を220℃に昇温した。この時、オートクレーブは2MPaまで昇圧した。その後4時間、水蒸気を徐々に抜いて圧力を2MPaに保ちながら反応させた。次いで、30分かけて圧力を1.2MPaまで下げ、プレポリマーを得た。このプレポリマーを粉砕し、120℃、減圧下で12時間乾燥した。これを200℃、13.3Paの条件で2時間、続いて235℃、13.3Paの条件で固相重合して白色のポリアミドを得た。融点は300℃、固有粘度は1.18dL/gであった。
溶融押出機として、二軸押出機「TEM-26SX」(東芝機械(株)製)を用いた。当該二軸押出機は、直列に接続された12個のバレルを備える。当該12個のバレルを上流側から順に、C1バレル、C2バレル、・・・C12バレルと称する。また、C1バレルが上流部フィード口及び上流部ホッパーを備えており、C4バレルが中流部フィード口を備えており、C5バレルが開放ベント部を備えており、C8バレルが下流サイドフィード口を備えており、C11バレルが真空ベント部を備えている。
製造例1で得られたポリアミド(A)90質量部、離型剤0.2質量部、核剤0.1質量部を予め混合して、二軸押出機「TEM-26SX」の上流部ホッパーを経由してC1バレルからフィードした。樹脂溶融ゾーンを過ぎたところにあるバレルC4において、液体添加装置「HYSA12」(富士テクノ工業社製)を用いて、表1に示すフィード速度で、表1に示す量の45質量%ヨウ化カリウム水溶液(C)をフィードした。押出機下流にあるC5バレルに設置された開放ベント部を通して脱気を行った。押出機の更に下流側にあるC8バレルで予め混合したポリアミド(A)10質量部及びヨウ化銅粉体(B)0.082質量部をサイドフィード口からフィードした。押出機下流にあるC11バレルに設置された真空ベントを通して脱気を行った。シリンダー温度320℃の条件下で溶融混練して押出し、冷却及び切断してペレット状のポリアミド樹脂組成物ペレットを製造した。
上記ポリアミド樹脂組成物ペレットを用いて、前述の方法により各物性の測定用のISO多目的試験片A型ダンベル(試験片)を作製し、前述の方法で各物性の測定を行った。その結果を表1に示す。
製造例1で得られたポリアミド(A)、ヨウ化カリウムの粉体、ヨウ化銅の粉体(B)及びその他の添加剤を表1に示す割合で予め混合して、二軸押出機「TEM-26SS」(東芝機械(株)製)の上流部ホッパーからフィードした。シリンダー温度320℃の条件下で溶融混練して押出し、冷却及び切断してポリアミド樹脂組成物ペレットを製造した。
上記ポリアミド樹脂組成物ペレットを用いて、前述の方法により各物性の測定用のISO多目的試験片A型ダンベル(試験片)を作製し、前述の方法で各物性の測定を行った。その結果を表1に示す。
製造例1で得られたポリアミド(A)90質量部、ヨウ化カリウム粉体0.65質量部、離型剤0.2質量部、核剤0.1質量部を予め混合して、二軸押出機「TEM-26SS」(東芝機械(株)製)の上流部ホッパーからフィードした。さらに、予め混合したポリアミド(A)10質量部及びヨウ化銅粉体(B)0.082質量部を押出機下流側のサイドフィード口からフィードした。シリンダー温度320℃の条件下で溶融混練して押出し、冷却及び切断してペレット状のポリアミド樹脂組成物ペレットを製造した。
上記ポリアミド樹脂組成物ペレットを用いて、前述の方法により各物性の測定用のISO多目的試験片A型ダンベル(試験片)を作製し、前述の方法で各物性の測定を行った。その結果を表1に示す。
<ポリアミド(A)>
上記製造例1により得られたものである。
<ヨウ化銅粉体(B)>
・ヨウ化銅(I)粉体(B-1):Caliber Chemical社製、平均粒子径10μm
<金属ハロゲン化物>
・45質量%ヨウ化カリウム(I)水溶液(C-1):Caliber Chemical社製
・ヨウ化カリウム(I)の粉体:「製品名:Potassium Iodine」(Caliber Chemical社製)、平均粒子径200μm
・結晶核剤:「TALC ML112」(富士タルク(株)製)
・離型剤:「LicowaxOP」(クラリアントジャパン(株)製)
一方、比較例1は、ヨウ化カリウム水溶液を用いているが、ヨウ化カリウムの量が少ないため、引張強度と引張破断伸度は良好であったが、色調が悪くなった。
比較例2は、ヨウ化カリウム及びヨウ化銅が共に粉体であり、かつトップフィードしたため、ヨウ化カリウムの凝集体が大きくなり、引張強度と引張破断伸度が低くなった。また、ヨウ化銅とヨウ化カリウムを同時にポリアミドに混ぜたため、色調が悪くなった。
比較例3は、ヨウ化銅とヨウ化カリウム粉体を加えた後にヨウ化銅を加えたが、ヨウ化カリウムが水溶液でないため分散が悪く、引張破断伸度と色調が悪くなった。
Claims (6)
- ポリアミド(A)、
銅化合物粉体(B)、及び
金属ハロゲン化物溶液(C)
を溶融押出機に供給してポリアミド樹脂組成物ペレットを得る、ポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法であって、
前記ペレットは、凝集体を含み、
前記ポリアミド(A)は、テレフタル酸と、1,9-ノナンジアミンと2-メチル-1,8-オクタンジアミンと、安息香酸とを含む混合物を反応させて得られたポリアミドであり、
前記銅化合物粉体(B)は、ヨウ化第一銅を含み、
前記金属ハロゲン化物溶液(C)は、金属ハロゲン化物(c1)と、前記金属ハロゲン化物(c1)を溶解する溶媒とを含んでおり、
前記金属ハロゲン化物(c1)は、ヨウ化カリウムを含み、
前記銅化合物粉体(B)に対する前記金属ハロゲン化物(c1)の割合(c1)/(B)が、質量基準で、5.5~7.5倍であり、
前記ポリアミド(A)及び前記金属ハロゲン化物溶液(C)を溶融押出機に供給した後に、前記銅化合物粉体(B)を溶融押出機に供給する、ポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。 - 前記凝集体の平均粒子径が7μm以下である、請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
- 前記ポリアミド(A)を溶融押出機に供給した後に、前記金属ハロゲン化物溶液(C)を溶融押出機に供給し、
前記金属ハロゲン化物溶液(C)を溶融押出機に供給した後に、前記銅化合物粉体(B)を溶融押出機に供給する、請求項1又は2に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。 - 前記金属ハロゲン化物溶液(C)が、金属ハロゲン化物水溶液である、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ペレットの製造方法。
- 前記金属ハロゲン化物溶液(C)が、ヨウ化カリウム水溶液である、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ペレットの製造方法。
- 前記溶融押出機は、2箇所以上の試料投入口を備える、請求項1~5のいずれか1項に記載のポリアミド樹脂組成物ペレットの製造方法。
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