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JP2007211116A - 射出成形キャニスター。 - Google Patents

射出成形キャニスター。 Download PDF

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JP2007211116A JP2006031670A JP2006031670A JP2007211116A JP 2007211116 A JP2007211116 A JP 2007211116A JP 2006031670 A JP2006031670 A JP 2006031670A JP 2006031670 A JP2006031670 A JP 2006031670A JP 2007211116 A JP2007211116 A JP 2007211116A
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照 佐々木
Masaru Tateyama
勝 舘山
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Toray Industries Inc
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Abstract

【課題】バリア性と低温での耐衝撃性とのバランスに優れた射出成形キャニスターを得る。
【解決手段】ポリアミド系樹脂組成物を射出成形してなる本体と蓋からなり、本体と蓋を溶着し一体化した自動車用キャニスターであって、該ポリアミド系樹脂組成物が(a)ポリアミド樹脂95〜60重量部、(b)変性ポリオレフィン樹脂2〜20重量部、(c)未変性ポリオレフィン樹脂2〜20重量部、(d)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜20重量部から構成される樹脂組成物であって、該樹脂組成物中に電子顕微鏡で観察される樹脂相分離構造において(a)ポリアミド樹脂が連続相、(d)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相を形成し、(d)ポリフェニレンスルフィド樹脂が1〜300nmの分散粒径で分散していることを特徴とするポリアミド樹脂組成物を用いた射出成形キャニスター。
【選択図】図1

Description

本発明は、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリフェニレンスルフィド樹脂からなる樹脂組成物において、ポリフェニレンスルフィド樹脂がナノメートルオーダーで分散したポリアミド樹脂組成物で射出成形したキャニスターに関するものである。更に詳しくは、低温での耐衝撃性に優れながら、耐薬品性、燃料バリア性が大幅に改善された、射出成形したキャニスターに関するものである。
ポリアミド樹脂は、機械的特性、靭性、熱的性質に優れるなど、エンジニアリングプラスチックとして好適な性質を有していることから、射出成形用を中心として各種電気・電子部品、機械部品および自動車部品などの用途に広く使用されている。また、近年、安全性、保存安定性、更には環境汚染防止性を確保するために内容物の漏洩防止、外気の混入防止等の目的でガスバリア性が要求される樹脂成形品が増加してきており、その中でもポリアミド樹脂は、優れたガスバリア性を有することから様々な成形品として用いられてきている。自動車の燃料タンク中の燃料が気化すると、炭化水素が大気中に放出され大気汚染の原因となる為、一般的に活性炭キャニスターを装備し、燃料タンクから発生する炭化水素を吸収させ、大気への漏洩を防止している。
今般環境規制の高まりから、活性炭キャニスターの性能の向上が求められており、軽量化と共に大型化するハウジング用に耐衝撃性に優れ且つ燃料バリア性の高い材料が求められている。
活性炭キャニスターのハウジング材には、燃料バリア性と経済的な面からナイロン66が使用されているが、靭性が低くプロテクターを必要としている。靱性を改良した自動車キャニスターとして特許文献1にエラストマーで靭性を改良したナイロン66キャニスターが提案されている。しかしながら、エラストマーで靭性を改良したナイロン66キャニスターは燃料バリア性に劣る欠点があった。一方ナイロンのバリア性を改良する方法として特許文献2にポリアミドにPPSを帯状分散させる方法が提案されている。しかしながらPPSを帯状分散させたポリアミドは低温靭性に劣る欠点があった。
特開平01−313665号公報 特開2002−284991号公報
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであり、燃料バリア性と低温靭性とのバランスに優れる、射出成形キャニスターを提供することを課題とする。
すなわち、本発明は、ポリアミド系樹脂組成物を射出成形してなる本体と蓋からなり、本体と蓋を溶着し一体化した自動車用キャニスターであって、該キャニスターの燃料透過係数(FuelC+E10の60℃)が6g・mm/m・day以下であり、容量の80%LLCを封入した後、−10℃雰囲気中で2mから落下させて割れの発生しない射出成形キャニスターを提供するものである。
本発明の射出成形キャニスターは、燃料バリア性と低温での耐衝撃性とのバランスに優れ、プロテクター無しで高い燃料バリア性を必要とする自動車用途において使用することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ポリアミド系樹脂組成物を射出成形してなる自動車用キャニスターであって、キャニスターを構成する本体部分と蓋部分を別々に射出成形したのち、溶着して一体とする自動車用キャニスターである。本体部分と蓋部分を溶着する方法は特に制限は無いが、熱板溶着、振動溶着、超音波溶着、型内溶着、レーザー溶着等挙げられるが、特に熱板溶着、振動溶着、レーザー溶着が溶着信頼性の面で好ましい。
本発明の射出成形キャニスターは、その筐体を構成する部分のFuelC(トルエン/イソオクタン=50/50v%)+E10(エタノール10vol%)の透過係数が6g・mm/m・day以下であることを特徴とする。
本透過係数は射出成形し溶着して一体化した射出成形キャニスター容量の80%のFuelC(トルエン/イソオクタン=50/50v%)+E10(エタノール10vol%)を封入し60℃オーブン中でアニーリングを行い、その単位時間あたりの重量減少と成形品の平均肉厚と表面積から算出した値を使用した。
本発明の射出成形キャニスターのもう一つの特徴は、優れた低温靭性にある。溶着して一体化した射出成形キャニスター容量の80%のLLC(50%エチレングリコール水)を封入した後、−10℃雰囲気中2日間温調した後、2mの高さから落下させても割れやLLCの漏れが発生しないことを特徴とする。
本発明に用いるポリアミド系樹脂組成物は、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂およびポリフェニレンスルフィド樹脂からなり、ポリフェニレンスルフィド樹脂がナノメートルオーダーで分散したポリアミド樹脂組成物である。
本発明で用いられる(a)ポリアミド樹脂とは、アミノ酸、ラクタムあるいはジアミンとジカルボン酸を主たる構成成分とするポリアミドである。その主要構成成分の代表例としては、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などのアミノ酸、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタム、ペンタメチレンジアミン、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、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4−/2,4,4−トリメチルヘキサメチレンジアミン、5−メチルノナメチレンジアミン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、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などの脂肪族、脂環族、芳香族のジアミン、およびアジピン酸、スペリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2−クロロテレフタル酸、2−メチルテレフタル酸、5−メチルイソフタル酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸などの脂肪族、脂環族、芳香族のジカルボン酸が挙げられ、本発明においては、これらの原料から誘導されるナイロンホモポリマーまたはコポリマーを各々単独または混合物の形で用いることができる。
本発明において、特に有用なポリアミド樹脂は、150℃以上の融点を有する耐熱性や強度に優れたポリアミド樹脂であり、具体的な例としてはポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリペンタメチレンアジパミド(ナイロン56)、ポリヘキサメチレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメチレンドデカミド(ナイロン612)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー(ナイロン6/66)、ポリカプロアミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン6/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6T)、ポリヘキサメチレンアジパミド/ポリヘキサメチレンイソフタルアミドコポリマー(ナイロン66/6I)、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(ナイロン6T/6I)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリドデカンアミドコポリマー(ナイロン6T/12)、ポリヘキサメチレンアジパミド/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(ナイロン66/6T/6I)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド/ポリ−2−メチルペンタメチレンテレフタルアミドコポリマー(ナイロン6T/M5T)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)およびこれらの混合物などが挙げられる。
とりわけ好ましいポリアミド樹脂としては、成形性、機械特性、燃料バリア性、経済性の面からナイロン66を挙げることができる。
これらポリアミド樹脂の重合度には特に制限がないが、サンプル濃度0.01g/mlの98%濃硫酸溶液中、25℃で測定した相対粘度として、1.5〜7.0の範囲のものが好ましく、特に2.0〜6.0の範囲のポリアミド樹脂が好ましい。
本発明で使用される(a)ポリアミド樹脂の含有量は((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して95〜60重量部であり、好ましくは90〜70重量部である。ポリアミド樹脂の含有量が95重量部を超えると本発明の特徴である低温衝撃性の発現が困難になるため好ましくない。またポリアミド樹脂の含有量が60重量部未満になるとバリア性の低下を引き起こすため好ましくない。
また、本発明のポリアミド樹脂には、長期耐熱性を向上させるために銅化合物が好ましく用いられる。銅化合物の具体的な例としては、塩化第一銅、塩化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、ヨウ化第一銅、ヨウ化第二銅、硫酸第二銅、硝酸第二銅、リン酸銅、酢酸第一銅、酢酸第二銅、サリチル酸第二銅、ステアリン酸第二銅、安息香酸第二銅および前記無機ハロゲン化銅とキシリレンジアミン、2ーメルカプトベンズイミダゾール、ベンズイミダゾールなどの錯化合物などが挙げられる。なかでも1価の銅化合物とりわけ1価のハロゲン化銅化合物が好ましく、酢酸第1銅、ヨウ化第1銅などを特に好適な銅化合物として例示できる。銅化合物の添加量は、通常ポリアミド樹脂100重量部に対して0.01〜2重量部であることが好ましく、さらに0.015〜1重量部の範囲であることが好ましい。添加量が2重量部より多いと溶融成形時に金属銅の遊離が起こり、着色により製品の価値を減ずることになり、また0.01重量部より少ないと、長期耐熱性の向上に十分な効果が得られない。本発明では銅化合物と併用する形でハロゲン化アルカリを添加することも可能である。このハロゲン化アルカリ化合物の例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、塩化カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、臭化ナトリウムおよびヨウ化ナトリウムを挙げることができ、ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウムが特に好ましい。
本発明で使用される(b)変性ポリオレフィン樹脂としては、ポリアミド樹脂に対して親和性を有する官能性基をその分子中に含むポリオレフィンであり、特にエポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、メルカプト基、ウレイド基、カルボン酸基、カルボン酸無水物基、カルボン酸エステル基、およびカルボン酸金属塩基の中から選ばれた少なくとも1種をポリマー分子鎖中に含むポリオレフィンであり、特に好ましくは不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたエチレン・α−オレフィン共重合体である。
(b)変性ポリオレフィン樹脂の成分として好ましく用いられる不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたエチレン・α−オレフィン共重合体とは、エチレンと炭素原子数3〜20のα−オレフィンの少なくとも1種以上との共重合体と変性した樹脂であり、前記の炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、具体的にはプロピレン、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−テトラデセンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。これらα−オレフィンの中でも、炭素数3〜12のα−オレフィンを用いた共重合体が機械強度の向上の点から好ましい。このエチレン・α−オレフィン系共重合体は、α−オレフィン含量が好ましくは1〜30モル%、より好ましくは2〜25モル%、さらに好ましくは3〜20モル%である。更に1,4−ヘキサジエン、ジシクロペンタジエン、2,5−ノルボルナジエン、5−エチリデンノルボルネン、5−エチル−2,5−ノルボルナジエン、5−(1′−プロペニル)−2−ノルボルネンなどの非共役ジエンの少なくとも1種が共重合されていてもよい。
酸変性に用いられる変性剤としては、不飽和カルボン酸またはその誘導体が挙げられ、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、メチルマレイン酸、メチルフマル酸、シトラコン酸、グルタコン酸およびこれらカルボン酸の金属塩、マレイン酸水素メチル、イタコン酸水素メチル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸アミノエチル、マレイン酸ジメチル、イタコン酸ジメチル、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、エンドビシクロ−(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸、エンドビシクロ−(2,2,1)−5−ヘプテン−2,3−ジカルボン酸無水物、マレイミド、N−エチルマレイミド、N−ブチルマレイミド、N−フェニルマレイミド、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、イタコン酸グリシジル、シトラコン酸グリシジル、および5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸などである。これらの中では、不飽和ジカルボン酸およびその酸無水物が好適であり、特にマレイン酸や無水マレイン酸が好適である。
これらの不飽和カルボン酸またはその誘導体成分をポリオレフィン樹脂に導入する方法は特に制限なく、予め主成分であるオレフィン化合物と不飽和カルボン酸またはその誘導体化合物を共重合せしめたり、未変性ポリオレフィン樹脂に不飽和カルボン酸またはその誘導体化合物をラジカル開始剤を用いてグラフト化処理を行って導入するなどの方法を用いることができる。不飽和カルボン酸またはその誘導体成分の導入量は変性ポリオレフィン中のオレフィンモノマ全体に対して好ましくは0.001〜40モル%、より好ましくは0.01〜35モル%の範囲内であることが適当である。
本発明の(b)変性ポリオレフィン樹脂のMFR(ASTM D 1238、190℃、2160g荷重)は0.01〜70g/10分であることが好ましく、さらに好ましくは0.03〜60g/10分である。MFRが0.01g/10分未満の場合は流動性が悪く、70g/10分を超える場合は成形品の形状によっては衝撃強度が低くなる場合もあるので注意が必要である。
本発明で使用される(b)変性ポリオレフィン樹脂の含有量は((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して2〜20重量部であり、好ましくは5〜15重量部である。変性ポリオレフィン樹脂の含有量が20重量部を超えるとバリア性の低下を引き起こすため好ましくない。また変性ポリオレフィン樹脂の含有量が2重量部未満になると本発明の特徴である高衝撃性の発現が困難になるため好ましくない。
本発明で使用される(c)未変性ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸エステル、ポリ1−ブテン、ポリ1−ペンテン、ポリメチルペンテンなどの単独重合体、未変性のエチレン・α−オレフィン共重合体、ビニルアルコールエステル単独重合体、ビニルアルコールエステル単独重合体の少なくとも一部を加水分解して得られる重合体、[(エチレンおよび/またはプロピレン)とビニルアルコールエステルとの共重合体の少なくとも一部を加水分解して得られる重合体]、[(エチレンおよび/またはプロピレン)と(不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸エステル)との共重合体]、[(エチレンおよび/またはプロピレン)と(不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸エステル)との共重合体のカルボキシル基の少なくとも一部を金属塩化した共重合体]、共役ジエンとビニル芳香族炭化水素とのブロック共重合体、および、そのブロック共重合体の水素化物などが用いられる。
なかでも、未変性のエチレン・α−オレフィン共重合体、[(エチレンおよび/またはプロピレン)と(不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸エステル)との共重合体]、[(エチレンおよび/またはプロピレン)と(不飽和カルボン酸および/または不飽和カルボン酸エステル)との共重合体のカルボキシル基の少なくとも一部を金属塩化した共重合体]が好ましく、特に好ましくは、エチレン・α−オレフィン共重合体である。
本発明で使用される(c)未変性ポリオレフィン樹脂の成分として用いられる好ましいエチレン・α−オレフィン共重合体は、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンからなるエチレン・α−オレフィン系共重合体であり、エチレンおよび炭素数3〜20を有する少なくとも1種以上のα−オレフィンを構成成分とする共重合体を意味する。上記の炭素数3〜20のα−オレフィンとして、具体的にはプロピレン、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−テトラデセンおよびこれらの組み合わせが挙げられる。これらα−オレフィンの中でも炭素数6から12であるα−オレフィンを用いた共重合体が機械強度の向上、改質効果の一層の向上が見られるためより好ましい。
本発明の(c)未変性ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート(以下MFRと略す。:ASTM D 1238、190℃、2160g荷重)は0.01〜70g/10分であることが好ましく、さらに好ましくは0.03〜60g/10分である。MFRが0.01g/10分未満の場合は流動性が悪く、70g/10分を超える場合は成形品の形状によっては衝撃強度が低くなる場合もあるので注意が必要である。
本発明で使用される(c)未変性ポリオレフィン樹脂の含有量は((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して2〜20重量部であり、好ましくは5〜15重量部である。未変性ポリオレフィン樹脂の含有量が20重量部を超えるとバリア性の低下を引き起こすため好ましくない。また未変性ポリオレフィン樹脂の含有量が2重量部未満になると本発明の特徴である高衝撃性の発現が困難になるため好ましくない。
本発明で用いられる(d)PPS樹脂としては、下記構造式で示される繰り返し単位を有する重合体を用いることができる。
Figure 2007211116
耐熱性の観点からは前記構造式で示される繰り返し単位を70モル%以上、さらには90モル%以上含む重合体が好ましい。またPPS樹脂はその繰り返し単位の30モル%未満程度が、下記のいずれかの構造を有する繰り返し単位等で構成されていてもよい。なかでもp−フェニレンスルフィド/m−フェニレンスルフィド共重合体(m−フェニレンスルフィド単位20%以下)などは、成形加工性とバリア性を兼備する点で好ましく用いられる。
Figure 2007211116
かかるPPS樹脂は、ポリハロゲン芳香族化合物とスルフィド化剤とを極性有機溶媒中で反応させて得られるPPS樹脂を回収および後処理することで、高収率で製造することができる。具体的には特公昭45−3368号公報に記載される比較的分子量の小さな重合体を得る方法、あるいは特公昭52−12240号公報や特開昭61−7332号公報に記載される比較的分子量の大きな重合体を得る方法などによっても製造できる。前記のように得られたPPS樹脂を空気中加熱による架橋/高分子量化、窒素などの不活性ガス雰囲気下あるいは減圧下での熱処理、有機溶媒、熱水、酸水溶液などによる洗浄、酸無水物、アミン、イソシアネート、官能基含有ジスルフィド化合物などの官能基含有化合物による活性化など種々の処理を施した上で使用することもできる。
PPS樹脂を加熱により架橋/高分子量化する場合の具体的方法としては、空気、酸素などの酸化性ガス雰囲気下あるいは前記酸化性ガスと窒素、アルゴンなどの不活性ガスとの混合ガス雰囲気下で、加熱容器中で所定の温度において、希望する溶融粘度が得られるまで加熱を行う方法が例示できる。加熱処理温度は通常、170〜280℃が選択され、好ましくは200〜270℃である。また、加熱処理時間は通常0.5〜100時間が選択され、好ましくは2〜50時間である。この両者をコントロールすることにより目標とする粘度レベルを得ることができる。加熱処理の装置は、通常の熱風乾燥機でも、また回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よくしかもより均一に処理するためには、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いることが好ましい。
PPS樹脂を窒素などの不活性ガス雰囲気下あるいは減圧下で熱処理する場合の具体的方法としては、窒素などの不活性ガス雰囲気下あるいは減圧下で、加熱処理温度150〜280℃、好ましくは200〜270℃、加熱時間は0.5〜100時間、好ましくは2〜50時間加熱処理する方法が例示できる。加熱処理の装置は、通常の熱風乾燥機でも、また回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置であってもよいが、効率よくしかもより均一に処理するためには、回転式あるいは撹拌翼付の加熱装置を用いるのがより好ましい。
本発明で用いられる(d)PPS樹脂は、洗浄処理を施されたPPS樹脂であることが好ましい。かかる洗浄処理の具体的方法としては、酸水溶液洗浄処理、熱水洗浄処理および有機溶媒洗浄処理などが例示できる。これらの処理は2種以上の方法を組み合わせて用いても良い。
PPS樹脂を有機溶媒で洗浄する場合の具体的方法としては以下の方法が例示できる。すなわち、洗浄に用いる有機溶媒としては、PPS樹脂を分解する作用などを有しないものであれば特に制限はないが、例えばN−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどの含窒素極性溶媒、ジメチルスルホキシド、ジメチルスルホンなどのスルホキシド、スルホン系溶媒、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトフェノンなどのケトン系溶媒、ジメチルエーテル、ジプロピルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、クロロホルム、塩化メチレン、トリクロロエチレン、2塩化エチレン、ジクロルエタン、テトラクロルエタン、クロルベンゼンなどのハロゲン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、エチレングリコール、プロピレングリコール、フェノール、クレゾール、ポリエチレングリコールなどのアルコール、フェノール系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒などがあげられる。これらの有機溶媒のなかでN−メチルピロリドン、アセトン、ジメチルホルムアミド、クロロホルムなどの使用が好ましい。これらの有機溶媒は、1種類または2種類以上を混合して使用される。
有機溶媒による洗浄の方法としては、有機溶媒中にPPS樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。有機溶媒でPPS樹脂を洗浄する際の洗浄温度については特に制限はなく、20〜300℃程度の任意の温度が選択できる。洗浄温度が高くなるほど洗浄効率が高くなる傾向があるが、通常は20〜150℃の洗浄温度で十分効果が得られる。また有機溶媒洗浄を施されたPPS樹脂は、残留している有機溶媒を除去するため、水または温水で数回洗浄することが好ましい。
PPS樹脂を熱水で洗浄処理する場合の具体的方法としては、以下の方法が例示できる。すなわち、熱水洗浄によるPPS樹脂の好ましい化学的変性の効果を発現するため、使用する水は蒸留水あるいは脱イオン水であることが好ましい。熱水処理の操作は、通常、所定量の水に所定量のPPS樹脂を投入し、常圧であるいは圧力容器内で加熱、撹拌することにより行われる。PPS樹脂と水との割合は、水の多いほうが好ましいが、通常、水1リットルに対し、PPS樹脂200g以下の浴比が選択される。
また、熱水で洗浄処理する場合、周期表の第II族の金属元素を含有する水溶液で処理することが好ましく用いられる。周期表の第II族の金属元素を含む水溶液とは、上記水に、周期表の第II族の金属元素を有する水溶性塩を添加したものである。水に対する周期表の第II族の金属元素を有する水溶性塩の濃度は、0.001〜5重量%程度の範囲が好ましい。
ここで使用する周期表の第II族の金属元素の中でも好ましい金属元素としては、Ca、Mg、BaおよびZnなどが例示でき、その対アニオンとしては、酢酸イオン、ハロゲン化物イオン、水酸化物イオンおよび炭酸イオンなどが挙げられる。より具体的で好適な化合物としては、酢酸Ca、酢酸Mg、酢酸Zn、CaCl、CaBr、ZnCl、CaCO、Ca(OH)およびCaOなどが例示でき、特に好ましくは、酢酸Caである。
周期表の第II族の金属元素を含有する水溶液の温度は130℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましい。洗浄温度の上限については特に制限はないが、通常のオートクレーブを用いる場合には250℃程度が限界である。
かかる周期表の第II族の金属元素を含む水溶液の浴比は、重量比で乾燥ポリマー1に対し、2〜100の範囲が好ましく選択され、4〜50の範囲がより好ましく、5〜15の範囲であることがさらに好ましい。
PPS樹脂を酸水溶液で洗浄処理する場合の具体的方法としては、以下の方法が例示できる。すなわち、酸または酸の水溶液にPPS樹脂を浸漬せしめるなどの方法があり、必要により適宜撹拌または加熱することも可能である。用いられる酸はPPS樹脂を分解する作用を有しないものであれば特に制限はなく、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸などの脂肪族飽和モノカルボン酸、クロロ酢酸、ジクロロ酢酸などのハロ置換脂肪族飽和カルボン酸、アクリル酸、クロトン酸などの脂肪族不飽和モノカルボン酸、安息香酸、サリチル酸などの芳香族カルボン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸などのジカルボン酸、硫酸、リン酸、塩酸、炭酸、珪酸などの無機酸性化合物などがあげられる。中でも酢酸、塩酸がより好ましく用いられる。酸処理を施されたPPS樹脂は、残留している酸や塩などを除去するために、水または温水で数回洗浄することが好ましい。また洗浄に用いる水は、酸処理によるPPS樹脂の好ましい化学的変性の効果を損なわない意味で蒸留水あるいは脱イオン水であることが好ましい。
本発明で用いられる(d)PPS樹脂の溶融粘度は、溶融混練が可能であれば特に制限はないが、通常、メルトフローレート(MFR)が10〜10000g/10分(315.5℃、5kg荷重)のものが好ましく使用され、50〜1000g/10分の範囲がより好ましい。
本発明で用いられる(d)PPS樹脂の含有量は((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して1〜20重量部であり、好ましくは2〜10重量部である。PPS樹脂が1重量部未満ではバリア性の改良効果が得にくく、逆に、20重量部より多すぎると耐衝撃性が大幅に低下するため好ましくない。
本発明の射出成形キャニスターに用いるポリアミド樹脂組成物は、(a)ポリアミド樹脂が連続相、(d)PPS樹脂が分散相を形成し、(d)PPS樹脂が1〜300nmの範囲の分散粒径で分散している必要がある。ここで言う分散粒径とは、射出成形にて作成したASTM1号ダンベル片中心部から厚み80nmの薄片をダンベル片の断面積方向に切削し、透過型電子顕微鏡(倍率:1万倍)で観察した際の任意の100ヶの分散粒子について、まずそれぞれの最大径と最小径を測定して平均値を求め、その後それら100ヶの平均値の平均値を求めた数平均粒子径である。特に好ましい分散粒径の範囲は10〜200nmである。(d)PPS樹脂の分散粒径が1〜300nmの範囲以外の場合には、本発明の課題である機械的特性、低温衝撃性に優れ、燃料バリア性が大幅に改良された射出成形キャニスターを得ることができない。
また、本発明の射出成形キャニスターに用いるポリアミド樹脂組成物は、(a)ポリアミド樹脂が連続相、(b)変性ポリオレフィン樹脂と(c)未変性ポリオレフィン樹脂が分散相を形成し、(b)変性ポリオレフィン樹脂と(c)未変性ポリオレフィン樹脂が1〜2000nmの範囲の分散粒径で分散していることが好ましく、より好ましくは30〜1000nmである。(b)変性ポリオレフィン樹脂と(c)未変性ポリオレフィン樹脂の分散粒径が1〜2000nmの範囲以外の場合には、低温衝撃性と燃料バリア性のバランスが低下するため好ましくない。
本発明の射出成形キャニスターに用いるポリアミド樹脂組成物には(a)ポリアミド樹脂と(d)PPS樹脂の相溶性を向上させる目的で(e)相溶化剤を添加することが好ましい。(d)PPS樹脂の相溶性を向上させることで、PPS樹脂の分散粒径を細かく且つ界面相を厚くでき、本発明の課題である低温衝撃性とバリア性のバランスが改良されるため好ましい。(e)相溶化剤の具体的な例としては、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート基、水酸基、メルカプト基、ウレイド基の中から選ばれた少なくとも1種の官能基を有するアルコキシシランなどの有機シラン化合物および多官能エポキシ化合物などが挙げられ、これらは2種以上同時に使用することもできる。ここで多官能エポキシ化合物は、エポキシ基を分子中に2個以上含むものであり、液体または固体状のものを使用することができる。例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテンなどのα−オレフィンとアクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、エタクリル酸グリシジルなどのα,β−不飽和酸グリシジルエステルとの共重合体、ビスフェノールA、レゾルシノール、ハイドロキノン、ピロカテコール、ビスフェノールF、サリゲニン、1,3,5−トリヒドロキシベンゼン、ビスフェノールS、トリヒドロキシ−ジフェニルジメチルメタン、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、1,5−ジヒドロキシナフタレン、カシューフェノール、2,2,5,5−テトラキス(4−ヒドロキシフェニル)ヘキサン等のビスフェノール−グリシジルエーテル系エポキシ化合物、フタル酸グリシジルエステル等のグリシジルエステル系エポキシ化合物、N−グリシジルアニリン等のグリシジルアミン系エポキシ化合物、ノボラック型フェノール樹脂にエピクロルヒドリンを反応させたノボラック型エポキシ樹脂等が例示される。好ましくはポリアミド樹脂、PPS樹脂の両方と反応性の高いビスフェノール−グリシジルエーテル系エポキシ化合物、エポキシ基またはイソシアネート基を有する有機シラン化合物が用いられる。なかでもイソシアネート基を有する有機シラン化合物が用いた場合には界面相厚みを厚くすることができるため特に好ましい。
(e)相溶化剤の配合割合は((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して、0.01〜10重量部が好ましく、更に好ましくは0.1〜5重量部である。0.01重量部以下の添加量においては十分な相溶性向上効果が得られず、10重量部を超える場合はポリアミド樹脂組成物の溶融粘度が著しく増加し流動性が低下するため好ましくない。
更に本発明においては、高い耐熱性及び熱安定性を保持するために、フェノール系、リン系化合物の中から選ばれた1種以上の(f)酸化防止剤を含有せしめることが好ましい。かかる酸化防止剤の配合量は、耐熱改良効果の点から((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して、0.01重量部以上、特に0.02重量部以上であることが好ましく、成形時に発生するガス成分の観点からは、5重量部以下、特に1重量部以下であることが好ましい。また、フェノール系及びリン系酸化防止剤を併用して使用することは、特に耐熱性、熱安定性、流動性保持効果が大きく好ましい。
フェノール系酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系化合物が好ましく用いられ、具体例としては、トリエチレングリコール−ビス[3−t−ブチル−(5−メチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、N、N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ペンタエリスリチルテトラキス[3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、1,3,5−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−s−トリアジン−2,4,6−(1H,3H,5H)−トリオン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルフェニル)ブタン、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、n−オクタデシル−3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−フェニル)プロピオネート、3,9−ビス[2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼンなどが挙げられる。
中でも、エステル型高分子ヒンダードフェノールタイプが好ましく、具体的には、テトラキス[メチレン−3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、ペンタエリスリチルテトラキス[3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,9−ビス[2−(3−(3−t−ブチル−4−ヒドロキシ−5−メチルフェニル)プロピオニルオキシ)−1,1−ジメチルエチル]−2,4,8,10−テトラオキサスピロ[5,5]ウンデカンなどが好ましく用いられる。
次にリン系酸化防止剤としては、ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリト−ル−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリト−ル−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジ−クミルフェニル)ペンタエリスリト−ル−ジ−ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイト、テトラキス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)−4,4’−ビスフェニレンホスファイト、ジ−ステアリルペンタエリスリトール−ジ−ホスファイト、トリフェニルホスファイト、3,5−ジーブチル−4−ヒドロキシベンジルホスフォネートジエチルエステルなどが挙げられる。中でも、コンパウンド中に酸化防止剤の揮発や分解を少なくするために、酸化防止剤の融点が高いものが好ましく用いられ具体的には、ビス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ペンタエリスリト−ル−ジ−ホスファイト、ビス(2,4−ジ−クミルフェニル)ペンタエリスリト−ル−ジ−ホスファイトなどが挙げられる。
さらに、本発明の射出成形キャニスターに用いるポリアミド樹脂組成物には本発明の効果を損なわない範囲において、PPS樹脂以外の樹脂を添加することが可能である。但し、((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して30重量部を超えるとポリアミド樹脂本来の特徴が損なわれるため好ましくなく、特に20重量部以下の添加が好ましく使用される。
樹脂の具体例としては、ポリエステル樹脂、ポリオレフィン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリチオエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、四フッ化ポリエチレン樹脂などが挙げられる。また、改質を目的として、以下のような化合物の添加が可能である。イソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物、エポキシ化合物などのカップリング剤、ポリアルキレンオキサイドオリゴマ系化合物、チオエーテル系化合物、エステル系化合物、有機リン系化合物などの可塑剤、タルク、カオリン、有機リン化合物、ポリエーテルエーテルケトンなどの結晶核剤、モンタン酸ワックス類、ステアリン酸リチウム、ステアリン酸アルミ等の金属石鹸、エチレンジアミン・ステアリン酸・セバシン酸重宿合物、シリコーン系化合物などの離型剤、次亜リン酸塩などの着色防止剤、その他、滑剤、紫外線防止剤、着色剤、難燃剤、発泡剤などの通常の添加剤を配合することができる。上記化合物は何れも本発明のポリアミド樹脂組成物全体100重量部に対して20重量部を越えるとポリアミド樹脂本来の特性が損なわれるため好ましくなく、10重量部以下、更に好ましくは1重量部以下の添加が良い。
本発明の射出成形キャニスターに用いるポリアミド樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で充填材を配合して使用することも可能である。かかる充填材の具体例としてはガラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、炭酸カルシウムウィスカ、ワラステナイトウィスカ、硼酸アルミウィスカ、アラミド繊維、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、金属繊維などの繊維状充填材、あるいはタルク、ワラステナイト、ゼオライト、セリサイト、マイカ、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、アスベスト、アルミナシリケートなどの珪酸塩、酸化珪素、酸化マグネシウム、アルミナ、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、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウムなどの水酸化物、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラス粉、セラミックビーズ、窒化ホウ素、炭化珪素、カーボンブラックおよびシリカ、黒鉛などの非繊維状充填材が用いられ、これらは中空であってもよく、さらにはこれら充填剤を2種類以上併用することも可能である。また、これらの充填材をイソシアネート系化合物、有機シラン系化合物、有機チタネート系化合物、有機ボラン系化合物およびエポキシ化合物などのカップリング剤で予備処理して使用してもよい。
本発明の射出成形キャニスターは、低温衝撃性と燃料バリア性がバランスして優れることからプロテクター無しで設計する自動車用部品としての使用に特に適している。
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。材料特性評価については下記の方法に従って行った。
[燃料透過係数]射出成形(日本製鋼所社製J350ELIII、シリンダー温度280℃、金型温度80℃)により、縦150mm、横100mm、深さ50mm、平均肉厚3mmの本体(図1)と、縦150mm、横100mm、平均肉厚3mmのポート付き蓋(図2)を作成した。得られた本体と蓋を300℃に加熱した熱板溶着機にて熱溶着し、一体化した中空成形品を得た。
得られた中空成形品に700ccのFuelC(トルエン/イソオクタン=50/50v%)+E10(エタノール10vol%)をポート部から入れ、金属ネジで密閉し、60℃オーブン中でアニール処理しその重量変化を測定し、成形品の平均肉厚と表面積から燃料透過係数(g・mm/m2・day)を算出した。
[落下試験]射出成形(日本製鋼所社製J350ELIII、シリンダー温度280℃、金型温度80℃)により、縦150mm、横100mm、深さ50mm、平均肉厚3mmの本体(図1)と、縦150mm、横100mm、平均肉厚3mmのポート付き蓋(図2)を作成した。得られた本体と蓋を300℃に加熱した熱板溶着機にて熱溶着し、一体化した中空成形品を得た。
得られた中空成形品に700ccのLLCをポート部から入れ金属ネジで密閉し、−10℃オーブンで2日間温調した後、高さ2mから落下させ中空成形品の割れ(LLCの漏れ)を目視にて確認した。
[分散粒径]前記方法にて作成した中空成形品本体の中心部から厚み80nmの薄片を肉厚方向に切削し、透過型電子顕微鏡で倍率1万倍にて観察して得られた写真から、任意のPPS樹脂分散粒子100ヶの分散部分について画像処理ソフト「Scion Image」(Scion Corporation 社製)を用いて、各々の粒子の最大径と最小径を測定して平均値を求め、その後それら100ヶの平均値の数平均値を求めた。
[実施例1]、[比較例1〜7]
下に示す各成分を表1に記載の各割合でドライブレンドした後、日本製鋼所社製TEX30型2軸押出機(L/D:45.5)で、シリンダー温度、スクリュー回転数を表1に示した条件に設定して溶融混練し、ストランドカッターによりペレット化した。その後80℃で一晩真空乾燥したペレットを用い、日本製鋼所社製J350ELIII、シリンダー温度280℃、金型温度80℃により、縦150mm、横100mm、深さ50mm、平均肉厚3mmの本体(図1)と、縦150mm、横100mm、平均肉厚3mmのポート付き蓋(図2)を作成した。得られた本体と蓋を300℃に加熱した熱板溶着機にて熱溶着し、一体化した中空成形品を得た。
得られた中空成形品の燃料透過係数、落下衝撃性、分散粒径を評価した結果は表1に示すとおりである。本実施例では比較例1〜7と比較して、耐衝撃性とバリア性にバランスして優れるものであった。
[実施例2〜6]
PPS樹脂と相溶化剤のドライブレンド物をTEX30型2軸押出機の途中(L/D:20付近)に設けた供給口から添加した以外は、実施例1と同様に評価を行った。本実施例では比較例1〜7と比較して、耐衝撃性とバリア性にバランスして優れるものであった。
本実施例および比較例に用いた(a)ポリアミド樹脂は以下の通りである。
(a−1):融点262℃のナイロン66樹脂(東レ製“アミラン”CM3001−N)。
(a−2):融点262℃のナイロン66樹脂(東レ製“アミラン”CM3006、耐熱剤入り)。
同様に、(b)変性ポリオレフィン樹脂は以下の通りである。
(b−1):酸変性エチレン・ブテン共重合体(三井化学製“タフマー”MH7020)。
(b−2):エチレン・グリシジルメタクリレート共重合体(住友化学製“Bondfast”ETX6)。
同様に、(c)未変性ポリオレフィン樹脂は以下の通りである。
(c−1):エチレン・ブテン共重合体(三井化学製“タフマー”TX−610)。
(c−2):線状低密度ポリエチレン(LLDPE:三井化学製“エボリュー”SP0540)。
同様に、(d)PPS樹脂は以下の通りである。
(d−1):融点280℃、MFR=100g/30分(315.5℃、5kg荷重)のPPS樹脂(東レ製M2088)。
(d−2):融点280℃、MFR=600g/30分(315.5℃、5kg荷重)のPPS樹脂(東レ製M2888)。
(d−3):融点280℃、MFR=2000g/30分(315.5℃、5kg荷重)のPPS樹脂(東レ製M3910)。
同様に、(e)相溶化剤は以下の通りである。
(e−1):γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング・シリコーン製SH6040)。
(e−2):3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン(信越シリコーン製KBE−9007)。
同様に、(f)酸化防止剤は以下の化合物を用いた。
(f−1):ペンタエリスリチルテトラキス[3−(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート](東レ・ファインケミカル製TTHP)。
(f−2):N、N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシ−ヒドロシンナマミド)(東レ・ファインケミカル製TTAD)。
(f−3):ビス(2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェニル)ペンタエリスリト−ル−ジ−ホスファイト(旭電化製アデカスタブPEP−36)。
Figure 2007211116
本発明の実施の、中空成形品本体部の図面である。 本発明の実施の、中空成形品本体部の図面である。

Claims (6)

  1. ポリアミド系樹脂組成物を射出成形してなる本体と蓋からなり、本体と蓋を溶着し一体化した自動車用キャニスターであって、該ポリアミド系樹脂組成物が(a)ポリアミド樹脂95〜60重量部、(b)変性ポリオレフィン樹脂2〜20重量部、(c)未変性ポリオレフィン樹脂2〜20重量部、(d)ポリフェニレンスルフィド樹脂1〜20重量部から構成され、(a)+(b)+(c)+(d)が100重量部となる樹脂組成物であって、該樹脂組成物中に電子顕微鏡で観察される樹脂相分離構造において(a)ポリアミド樹脂が連続相、(d)ポリフェニレンスルフィド樹脂が分散相を形成し、(d)ポリフェニレンスルフィド樹脂が1〜300nmの分散粒径で分散していることを特徴とするポリアミド樹脂組成物を用いた射出成形キャニスター。
  2. 前記(b)変性ポリオレフィン樹脂が不飽和カルボン酸またはその誘導体で変性されたエチレン・α−オレフィン共重合体であることを特徴とする請求項1に記載のポリアミド樹脂組成物を用いた射出成形キャニスター。
  3. 前記(c)未変性ポリオレフィン樹脂がエチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンとを共重合して得られるエチレン・α−オレフィン系共重合体であることを特徴とする請求項1または2いずれか記載のポリアミド樹脂組成物を用いた射出成形キャニスター。
  4. ((a)+(b)+(c)+(d))100重量部に対して、(e)相溶化剤を0.01〜10重量部含有することを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のポリアミド樹脂組成物を用いた射出成形キャニスター。
  5. (e)相溶化剤がビスフェノール−グリシジルエーテル系エポキシ化合物、エポキシ基またはイソシアネート基を有する有機シラン化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする請求項4記載のポリアミド樹脂組成物を用いた射出成形キャニスター。
  6. (a)ポリアミド樹脂がナイロン66であることを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の射出成形キャニスター。
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