JP4128075B2 - 改善された特性を有するポリアミドモールド材料 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、とりわけ調整(conditioned)状態において、改良された加工処理挙動、増大した流動性、改良された表面品質および改良された機械特性を有する未強化または強化ポリアミドモールド(moulding)材料に関する。本発明にかかるモールド材料は、例えば押出し成形、押出しブロー成形、押出しブローおよびストレッチ成形、プルトルージョン(pultrusion)、射出成形、マイクロ射出成形、ガス射出成形(GIT)、射出ブロー成形、または他の成形技術により作製される、とりわけ高い壁厚を有する成形品、または他の半完成品または組立ユニットの製造に適している。
【0002】
【従来の技術】
強化ポリアミドブレンドは視覚的な範囲において使用するために、高い剛性、引張り強さおよび熱寸法安定性の他に最適な表面品質を示さなくてはならない技術的な構造材料の分野においてますます重要になっている。使用分野は自動車分野および他の乗り物分野における内側および外側部品、器具および電気通信用装置のためのハウジング材料、エンターテイメントエレクトロニクス、家庭用器具、機械構成、加熱分野および取付用の載置部品である。さらに、外側部品は風化作用に曝されるため、数年にわたり必要な機能を確保するために適当な安定性が必要である。
【0003】
強化ポリアミド類の特別な利点はポリマーマトリクスと強化材料との間の結合が非常に優れていることである。これにより、強化率によっては、低溶融粘度の半結晶ポリアミド類による射出成形プロセスにより良好に加工処理可能な剛性の高い製品を得ることができる。
【0004】
以下では、ポリアミド類は、モノマーユニットが圧倒的であり、すなわち少なくとも60%までであり、アミド類の架橋、すなわちCO−NH架橋により共に結合されているようなポリマー類であると理解すべきである。ここでは、以下のポリマー類が可能である:ジカルボン酸、ジアミン類、アミノ−カルボン酸および/またはラクタム類から導かれるホモポリマー類およびコポリマー類。例えば、脂肪族構造を有するポリアミドとしてポリアミド(PA)6、PA66およびPA46およびこれらの混合物を示す。ポリアミド類の証明は国際標準ISO1874−1に対応する。第1の数が開始アミンのC原子数を示し、最後の数がジカルボン酸のC原子数を示す。1つの数字のみが与えられる場合、それぞれアミノ−カルボン酸またはそのラクタムから開始されることを意味する(VDI 1976により出版されたH,Domininghaus、Die Kunststoffe und ihre Eigenschaften「Plastics and their properties」p.272を参照のこと)。
【0005】
これにより、ジアミン類は常にAA−BBタイプのポリアミド類に対し第1の位置で引用される。例えば、ヘキサメチレンジアミンとセバシン酸から得られるポリアミドはポリアミド610(PA610)として示され、カプロラクタムから得られるポリアミドはPA6として示される。
【0006】
時として、芳香族および脂環式モノマー類に対して特別な文字の組み合わせが存在する。例えば、テレフタル酸に対してはT、イソフタル酸に対してはI、ビス(4−アミノ−3−メチル−シクロヘキシル)メタンまたはビス(4−アミノシクロヘキシルメタン)に対してはMACMまたはPACMである。
【0007】
コポリアミド類を特徴づけるために成分が斜線によりその部数順に別個に列挙され、その後に括弧内に部数が示される。例えば、コポリアミド類6/66/610(50:30:20)である。
【0008】
ポリアミド類の分子量の平均は5000を超える、好ましくは10000を超えるべきである。
【0009】
例えば、PA66などの未強化または強化半結晶ポリアミドモールド材料の欠点は標準動作環境において水分を吸収することにより剛性が大きく減少することである。強化ポリアミドモールド材料(PA66)は、特に、壁厚が厚い成形物では溶融温度が高く、結晶化速度が非常に高いため表面が不良となる。
【0010】
例えばグラスファイバなどの多量の強化剤を急激に凝結するPA66ポリマーマトリクス中に導入すると、例えば射出成形中の流動性が減少し、表面品質が減少することになる。これらの場合、添加比率を低く保ち、ひだをつけることにより剛性を達成しようとする試みがなされる。
【0011】
DE 17 69 040 OSでは、半結晶脂肪族ポリアミド類とアモルファスコポリアミド類の未強化モールド材料が押出し成形機で混合されることが知られている。これにより、半結晶ポリアミドの結晶化率が減少し、そのためほとんど透明なモールド部品が製造できる。
【0012】
DE 26 42 244 C2では、アモルファスMACMI/12タイプコポリアミド類および半結晶脂肪族ポリアミド類を押出し成形することにより強化モールド材料を製造し、その機械特性を変化させることができることが示されている。
【0013】
EP 70001 B2では、40−98mol%のイソフタル酸ユニットと、2−60mol%のテレフタル酸ユニットと、50−98mol%のヘキサメチレンジアミンユニットと、2−50mol%のビス(p−アミノシクロヘキシル)−メタン(PACM)ユニットと、から構成される半結晶脂肪族ポリアミド類およびアモルファスポリアミド類を基本とする未強化および強化モールド材料が説明されている。これにより、モールド材料の引張り強さが改善されるべきである。これらの混合物の欠点は、成形品において相分離のために不均一さが生じる危険があることである。
【0014】
例えばヘキシメチレンイソフタルアミドPA6I(DE 37 05 228 A1、EP 279 342 A1)などの30−95wt%のアモルファスポリアミド類を強化PA66に添加すると、溶融物の流動特性および成形部品の引き裂き時の伸長度が増大することがわかっている。同時に、表面品質の改善(DE 32 00 428 C2)が達成される。これらの混合物の欠点は、成形品において相分離のために不均一さが生じる危険があることである。さらに、PA6Iの量の増加に伴い、熱寸法安定性が減少する。乾燥および調整状態での剛性の差はPA6Iの量を減少させると増大する。
【0015】
EP 1 010 726 A1では、70−95wt%の半結晶PA66ユニットと、30−5%の、直径15−30μm、アスペクト比9−18の特別なグラスファイバを有するアモルファスPA6Iユニットとを有するPA66/6Iコポリマーを基本とする強化ポリアミドモールド材料が説明されている。結晶化温度が210℃未満である場合、成形部品において特に高い表面品質が得られるはずである。われわれの実施例VB9からVB12により、表面は化合物の粘度に影響され、結晶化温度の影響は低いことがわかる。EP 1 010 726では、グラスファイバの添加比率が60wt%と高いにもかかわらず、かなり低い剛性が達成される。これらの製品の顕著な欠点は水を吸収すると剛性が大きく減少することである。
【0016】
EP 400 428 A1では、アモルファスコポリアミド類(6I/6T:60/40wt%)と共に押出し成形される半結晶半芳香族コポリアミド類(6T/6)から作製されるモールド材料が説明されている。これらのモールド材料の利点は、純粋なCoPA 6T/6およびPA66に対し引張り強さが改善されていることである。CoPA 6T/6は溶融範囲がPA 66よりも高く、したがって高い処理温度および成形温度が必要である。
【0017】
例えば、PA 66/6IなどのコポリマーをPA 66などの半結晶ポリアミド(70−95wt%)と、PA 6Iなどのアモルファスポリアミド(5−30wt%)の成分から製造する場合、添加率が高いと優れた表面品質が得られる(DE 43 21 247 C2)。これらの製品は、不適合なブレンド成分が存在していないと、偏析(デミキシング:demixing)に関しては安定である。機械特性の一定性は乾燥、調整状態では不十分である。HDT(加熱ひずみ温度)としても示されるが、融点の減少は熱寸法安定性に不利益な影響を与える。
【0018】
ポリマーマトリクスの量に対し4−8%のPAプレポリマーを添加することにより、引張り強さ、剛性および熱寸法安定性に負の影響を与えずに流動性を改良することができる。0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると1.01から1.3までの相対粘度を有する組成70/30wt%の6T/6Iタイプ半芳香族PAを、PA 66、PA 66+PA6I/6T(ブレンド)またはPA 12のポリマーマトリクスに対し、PAプレポリマーとして使用する。成形部品の流れ長(flow length)および表面は、50−70%もの高いグラスファイバの添加にもかかわらず、大きく改良することができる。これらのマトリクスの欠点もまた、成形物品において相分離のために不均一さが生じる危険があることである。さらに、例えばPA 66とPA プレポリマーを基本とするブレンドは乾燥、調整状態で剛性の強い相違を示す。
【0019】
EP 0 272 695 B2では、
a)60−95wt%のポリアミドマトリクスであって、前記ポリアミドマトリクスの少なくとも50wt%が脂肪族成分で構成され、マトリクス中での前記ポリアミドまたはポリアミド類の数平均分子量はそれぞれ3000から8000までの間であり、前記ポリアミドマトリクスは均衡のとれていない末端基の和を有し各キャップ末端基は106gのポリアミドあたり少なくとも200当量であり、末端基の不均衡は少なくとも1.9/1以上であり、上記末端基の総和は100を超える、ポリアミドマトリクスと、
b)相補的に、10−40wt%の、10,000psi未満の引張り係数(ASTDM D−882、相対湿度50%)、強固剤混合物では10,000未満の平均引張り係数、を有し、数平均粒子サイズが100ナノメートル未満である、少なくとも1つの有機ポリマー強固剤と、
を含み、
ブレンドは2ft.Ibs/inchを超える切り欠き(notched)Izod(ASTM D−256−56、各端で取った3つのバーの平均値)、さらにft.Ibs/inchで表される切り欠きIzod、1000ポンド/inで表される引張り強度、およびg/10分で表される流速の積が5000を超えるような引張り強度および溶融流れ(ASTM D−1238−73、280℃、負荷2160g)を有し、ポリアミドマトリクスの0.5から15wt%が強固剤にグラフトされる、または強固剤内にトラップされる、多相熱可塑性混合物が説明されている。
【0020】
しかしながら、EP 0 272 695 B2では、流動特性を改善するための高粘性ポリアミドと低粘性ポリアミドタイプの組み合わせについて説明されているが、常に強固剤と共に組み合わせて使用される。しかしながら、EP 0 272 695 B2では、PA 66/6I/6TおよびPA 6I/6Tポリマー類を低粘性プレポリマー類と共に使用することによる利点が説明されていない。この低粘性プレポリマー類により融点、ガラス転移温度、表面品質が影響を受け、乾燥、調整状態での特性の違いが最小に抑えられる。
【発明が解決しようとする課題】
【0021】
そのため、この発明の目的は、単一成分の偏析の危険性のないポリアミドモールド材料を提供することである。モールド材料は、乾燥状態および調整状態において、例えば引張り強度、弾性係数および衝撃強さなどの機械特性の差異が可能な限り低く、高い熱寸法安定性を有するべきである。同時に加工処理時には高い流動性が望ましく、そうすると優れた表面品質を有する剛性の高いモールド部品を製造することができる。
【課題を解決するための手段】
【0022】
この目的は、請求項1にかかるポリアミドモールド材料、および請求項28〜31にかかる使用、および請求項32にかかる成形品により解決される。
【0023】
従属クレームは本発明の好都合な実施の形態を含むが、限定するものではない。
【発明の実施の形態】
【0024】
驚いたことに、例えば、PA 66/6I/6TまたはPA 6/6I/6Tなどの対応するコポリマーと、アモルファスポリアミドPA 6I/6Tと、非常に粘度の低い、例えばPA 6T/6IなどのPAプレポリマーとの組み合わせにより、成形品のブレンドの偏析により不均一性が生じる危険なく、流動性および表面品質を改善することができる。同時に、成分を適当に選択することにより、HDT、引張り強さおよび剛性を増加させ高いレベルとすることができると共に調整中の水の吸収の影響を減少させることができる。
【0025】
このため、コポリマーのPA 6I/6Tのアモルファス量とPA 66またはPA 6の半結晶量との比率、およびPAプレポリマー 6T/6Iの構造および粘度が非常に重要となる。コポリアミドのPA 66またはPA 6各々とPA 6I/6Tの比率は融点、溶融エンタルピー、結晶化温度、結晶化エンタルピー、結晶化速度およびTg(ガラス転移温度)に影響する。対応するコポリマーに対し、PAプレポリマーPA 6T/6IおよびアモルファスPA 6I/6Tおよび半結晶PA 66/6I/6Tまたは6/6I/6Tの各々に存在する同じモノマー成分を使用することにより、純粋に適合しない半結晶ポリアミド成分とアモルファスポリアミド成分に対し相溶性効果が得られると予測される。
【0026】
化合物の相溶性に対する同じ利点が、PA 6T/6I/66タイプまたはPA 6T/6I/6タイプのPAプレポリマーでも期待される。引張り強さはコポリマーの粘度により制御することができる。PAプレポリマーを添加することにより、流れ長および表面品質が増加し、水の吸収が減少する。例えば、アモルファスPA 6I/6Tなどの別の成分を添加することにより、乾燥、調整状態での剛性の差異が減少できる。
【0027】
必ず必要とされる半相溶性プレポリマーにより、マトリクスの結晶化エンタルピーが実質的な影響を受けずにマトリクスの結晶化速度が減少する。これにより、溶融物の流動性を増大させることができ、モールド部品の熱寸法安定性を高レベルに維持することができる。好ましくは、PAプレポリマーはコポリマーの成分を一定量含み、粘度が低く、融点は可能な限り高いものとされる。
【0028】
コポリマーPA 66/6I(DE 43 21 247 C2)については、コポリマーPA 66/6I/6Tはさらに、6T>6Iの比を設定し、6T/6Iの量を同時に増加させることにより、融点およびHDTを増加させることができるという利点を有する。
【0029】
溶融流れが改善されるために、成分の相溶性が改善され、これにより偏析、および結晶化速度の減少および水の吸収の危険性が減少し、大きな寸法の高品質な光学成形部品が製造できる。同時に、成分の相溶性が改善されることにより、押出し成形ダイ堆積および層間分離の傾向が減少する。本発明にかかるモールド材料により調製された、非常に滑らかな表面を有する製品の特別な利点は、電気めっき、積層および蒸発法にかかる優れた金属化能により示される。さらに、ガス注入法(GIT)を使用することにより、高品質な製品が形成される。
【0030】
この発明は、対応するコポリアミドがPAプレポリマー、半結晶およびアモルファスポリアミド類の対応する成分をそれぞれ含み、これにより、相溶化効果が達成されることを特徴とする。本発明にかかるアモルファスと半結晶ユニットの比率は、モールド材料において、可能な限り高い熱寸法安定性が得られ、乾燥および調整状態において同様の剛性が得られるように設定することができる。
【0031】
本発明にかかるモールド材料の特別な特徴は、PAプレポリマーの他に、アモルファスおよび半結晶PA成分およびPAプレポリマーに対し相溶化機能を果たし、加工処理中の偏析の危険性を減少させる、対応するコポリマーが常に存在することである。
【0032】
必ず必要とされる半相溶性PAプレポリマーにより、マトリクスの結晶化エンタルピーが実質的に影響を受けることなく、マトリクスの結晶化速度が減少する。このため、溶融物の流動性が増大し、成形部品の熱寸法安定性が高いレベルで維持される。溶融流れが改善されるため、成分の相溶性が改善され、結晶化速度が減少し、大きな寸法の高品質な光学成形部品が製造できる。
【0033】
対応するコポリアミド類はアモルファスおよび/または半結晶マトリクスポリマー類の成分とPAプレポリマーの成分とから構成される。例えば、強化PAブレンドのマトリクスがPA 66またはPA 6および/またはアモルファス 6I/6Tポリアミドから構成される場合、特に、PA 66/6I/6TまたはPA 6/6I/6Tの組成のコポリマー類が適しており、これはおそらく相溶化剤として機能し、流動性の増加に寄与する。成分PA 66およびPA 6I/6Tの比率は、成形部品の表面品質に影響し、これは光沢値により測定することができる。
【0034】
例えば、50wt%のグラスファイバを有するPA 66/6I/6TまたはPA 6/6I/6Tコポリマーでは70/20/10から90/7/3wt%までの組成の範囲において最適光沢が見出されている。
【0035】
例えば、DE 43 21 247 C2によれば、PA 66/6Iコポリマーの最適光沢は組成66:6I=80:20wt%で見出されている。決定的な欠点は調整状態での弾性係数の大きな減少、低いHDT値、高い水吸収である。
【0036】
本発明にかかるポリアミドモールド材料のマトリクスは少なくとも3成分を含む:66/6I/6Tの組成を有する半結晶コポリアミド(A)、6T/6I/66または6T/6I/6の組成を有するPAプレポリマー(B)および6I/6Tの組成を有するアモルファスコポリアミド(C)。3つの成分(A)、(B)および(C)は以下のように規定される。
(A)(a1)アジピン酸とほとんど等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから、あるいはカプロラクタムからおよび/または6C原子を有するω−アミノ酸から導かれた47−90wt%のユニットと、
(a2)イソフタル酸とほとんど等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた50−7wt%のユニットと、
(a3)テレフタル酸とほとんど等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた40−3wt%のユニットと、
により形成され、(a1)から(a3)までの成分のwt%は合わせると100%となる42−98wt%のコポリアミド;
(B)(b1)テレフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた40−90wt%のユニットと、
(b2)イソフタル酸とほとんど等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた50−10wt%のユニットと、
(b3)アジピン酸とほとんど等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから、あるいはカプロラクタムからおよび/または6C原子を有するω−アミノ酸から導かれた0−50wt%のユニットと、
により形成され、(b1)から(b3)までの成分のwt%は合わせると100%となる、0.5% m−クレゾール中で測定した溶液粘度(ηrel.)が1.01−1.30の、9−1wt%のプレポリマーポリアミド類;
(C)(c1)イソフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた40−90wt%のユニットと、
(c2)テレフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた50−10wt%のユニットと、
(c3)アジピン酸とほとんど等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから、あるいはカプロラクタムからおよび/または6C原子を有するω−アミノ酸から導かれた0−50wt%のユニットと、
により形成され、(c1)から(c3)までの成分のwt%は合わせると100%となる、49−1wt%のアモルファスコポリアミド。
【0037】
さらに、総モールド材料は、0−70wt%のファイバまたは粒子タイプの強化材料および/またはフィリング(filling)材料(D)と、0−6wt%のカーボンブラック(E)とを追加して含むことができる。さらに、成分(A)から(C)は合わせると100%となる。
【0038】
明らかに、従来の安定化剤、潤滑剤、染料、金属ティンセル(tinsel)、金属顔料類、スタンピングされた金属ティンセル、難燃剤、衝撃耐性改良剤、帯電防止剤、導電性添加剤、くもり防止剤、離型剤、光学増白剤、芳香族類、静真菌性物質などを追加の成分(0から30wt%)(成分(F))として添加することができる。
【0039】
さらに、従来の添加剤はまた、例えば、安定化剤、酸化抑制剤、熱分解およびUV光による分解に対抗する薬剤、潤滑剤、離型剤、染料、顔料および可塑剤である。本発明にかかる熱可塑性モールド材料に添加することができる酸化抑制剤および熱安定化剤は例えば、元素分類のI属の金属のハロゲン化物、例えば、ナトリウムハロゲン化物、カリウムハロゲン化物、リチウムハロゲン化物であり、必要であれば、銅(I)のハロゲン化物と組み合わせて用いられる。
【0040】
例えば、難燃剤として、赤リン、ポリブロモスチレン類、例えば市販品ピロチェック(Pyrochek) 68 PBRおよび他のポリアミド類用の周知の難燃剤、例えばMg(OH)2、Mg(CO3)2などの金属水酸化物類について述べる。ハロゲン含有難燃剤を使用する場合相乗剤と使用することを薦める。アンチモン、ホウ素およびスズの化合物が適している。これらは一般に熱可塑性物質に対し0.5−10wt%の量で使用される。
【0041】
風化に対抗する特別に効果的な安定化剤として、0−6wt%のカーボンブラックと、2−6wt%のポリアミド12の組み合わせを使用することができる。風化の影響に対抗する特別に効果的な安定化剤として、0−6wt%のカーボンブラック、例えば特にカボット(Cabbot)社製のブラックパールズ(Black Pearls) 880Rまたはデグッサ(Degussa)社製のコラックス(Corax) N115Rと2−6wt%のポリアミド12との組み合わせを使用することができる。例えば、PA12製品として、スイスのDomat/Ems、EMS−CHEMIE、AG社製のグリルアミド(GrilamidRL16、GrilamidRL18、GrilamidRL20、GrilamidRL22およびGrilamidRL25を使用することができる。
【0042】
適当な輸送要素と混練要素とを備える1軸および、好ましくは2軸押出し成形機を使用して、本発明にかかるモールド材料を製造することができる。好ましくは、コポリマー類、PAプレポリマー類、必要であれば、アモルファスおよび/または半結晶ポリアミドを少量の添加剤と共に混合し、計量して押出し成形機の供給ゾーンに提供する。好ましくは押出し成形ダイに可能な限り近づけて配置されたサイドフィーダーによりグラスファイバを導入する。
【0043】
別の粉末添加剤を使用する場合、対応する混合物を別個に計量して供給ゾーンに提供し、あるいはポリマー類とグラスファイバとの間に供給する。適した溶融温度はポリマー類の融点に依存し250℃と300℃との間である。必要に応じて、単一の添加剤は適当なマスターバッチペレットの形態で、あるいはコンパクトとして使用することができる。
【0044】
成形部品、半完成製品、押出し成形材料または中空部品の製造は市販の装置により実行される。適した加工処理温度は250から300℃の間である。その代わりに、添加剤および個々の成分を、適当なマスターバッチ調合物の形態で処理装置内で直接添加することができる。
【0045】
結晶コポリマー(A)およびアモルファスポリアミド(C)は、粘度を所望の範囲内に制限するために、当業者に周知の適当な調節剤または改質剤を含むことができる。好ましくは、以下の一般式を有するモノアミン類が使用される:
CH3−(R1)−NH−(R2)−CH3
式において、R1およびR2は0−36のCH2基であり、このモノアミン類は脂環式タイプまたは分岐タイプとすることができる。好ましくは、ステアラミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、プロピルアミンおよびノニルアミンが本発明にかかる適当なモノアミン類として使用される。アミン類は酸に比べわずかに過剰に、例えば0.2%過剰に使用される。
【0046】
特に、本発明にかかるコポリマー(A)、プレポリマーポリアミド(C)およびアモルファスコポリアミドは少量、特に0.3wt%未満のトリアミンを有する。これは、製造プロセス中の滞留時間を非常に短く維持し、処理温度をかなり低くし、これによりトリアミン類の形成を妨害することにより達成することができる。
【0047】
モノカルボン酸(調節剤または改質剤)として、以下の一般式を有するモノカルボン酸が使用される:
CH3−(R1)−COOH
式において、R1は0−36のCH2基であり、モノカルボン酸は脂環式タイプまたは分岐タイプとすることができる。好ましくは、酢酸、蟻酸、ステアリン酸、パルミチン酸、シクロヘキサンカルボン酸が使用される。その代わりに、モノアミンとモノカルボン酸の混合調節剤も使用できる。
【0048】
さらに、本発明によれば、4−アミノ−2,2,6,6−テトラアルキルピペリジンまたはメチルアミンまたはカルボキシル機能を有する2,6−ジアルキルフェノール類などの調節剤または改質剤、または1以上のこれらの官能基を含む調節剤または改質剤タイプがとりわけ好ましい。
【0049】
さらに、次亜リン酸、亜リン酸またはリン酸または亜硫酸塩、チオ硫酸塩などの亜硫酸の誘導体を基本とする化合物、および例えば、立体的に込み合ったヒドロキシフェノール類などの適当な酸化防止剤を、ポリマー類(A)および(C)の個々の重合操作に添加することができる。
【0050】
さらに、重合操作内で、好ましくは安定な水溶性エマルジョン形態で、珪酸と共に、シリコーン類またはシリコーン誘導体を基本とする適当な消泡剤を使用することができる。
【0051】
他には、例えば、モンモリロナイト、ベントナイトまたはマイカなどの層状珪酸塩を添加することにより改良することができる。層状珪酸塩は最終製品(ナノ−複合物)中に、好ましくは高いアスペクト比を有して、剥離形態で存在する。この層状珪酸塩はコポリマーの重合中あるいはモールド材料の押出し成形中に直接、使用することができる。
【0052】
必要に応じて、重合操作は、例えば、脂肪酸エステル類、ワックス類または脂肪酸アミド類などの適当な離型剤と潤滑剤とを含むことができる。
【0053】
0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、コポリマー類(A)の相対溶液粘度は1.4と1.9との間、好ましくは1.4と1.8との間、より好ましくは1.4と1.7との間である。
【0054】
コポリマー類(A)の製造は、加圧反応器内で、バッチ法に従いポリアミド類のための周知の縮合法により実行される。所望の粘度が達成されると、ポリマーは排出され、水浴中で冷却され、ペレット状にされ、乾燥される。
【0055】
PAプレポリマー類、成分(B)の相対粘度は、0.5% m−クレゾール溶液中で測定した場合、1.01から1.3、好ましくは1.05から1.25となるように設定される。PAプレポリマー類の製造はDE 198 21 719で説明されている方法に従い実行される。これと共に、DE 198 21 719もこの出願の主題に対して開示する。
【0056】
アモルファスコポリアミド、成分(C)の製造は、加圧反応器内で、バッチ法に従いポリアミド類のための周知の縮合法により実行される。所望の粘度が達成されると、ポリマーは排出され、水浴中で冷却され、ペレット状にされ、乾燥される。
【0057】
特に、モールド材料を基本に、グラスファイバ、ガラスロービング、ガラス球、ガラス粉末、ポリマーファイバ、カーボンファイバ、金属ファイバ、鉱物凝集体(アグレゲート:aggregate)、例えば石英、マイカ、長石、タルカム、カオリン、珪灰石などの、30−70wt%のフィリング材料または強化材料を成分(D)として使用する。このフィリング材料または強化材料好ましくは、低い粒子サイズ、高い分散傾向、高いアスペクト比(長さ対幅の比)を有する。明らかに、これらの混合物または対応するマスターバッチも使用することができる。
【0058】
本発明にかかるモールド材料はファイバ、中空部品、シートまたは成形品の製造のために使用される。成形品は本発明にかかるモールド材料から、押出し成形、押出しブロー成形、押出しブローおよびストレッチ成形、プルトルージョン、射出成形、マイクロ射出成形、ガス射出成形(GIT)、射出ブロー成形、または他の形成技術によりポリマー溶融物を変形させるための周知の方法に従い製造される。
【0059】
本発明にかかるモールド材料により製造された成形品は、エレクトロニクス、家具、スポーツ(例えば、スティック、スキーポイント用のコーティング、など)、オフィス用椅子、車および他の乗り物の分野における好ましくはベアリング機能または機械機能を有する内側部品および外側部品、電気分野、特に低電圧技術の分野における微小部品および回路基板、または器具用ハウジング材料および電気通信用装置、エンターテインメントエレクトロニクス、家庭用装置、機械構成、取り付け用および容器用の加熱または載置部品、全ての種類の換気部品の製造のために使用される。
【0060】
以下の実施例は本発明を説明するものであるが、限定するものではない。
【0061】
【実施例】
コポリマー類(A)の製造
無水操作を基本に表1にかかるモノマー混合物50kgと、15Lの軟水を130Lのオートクレーブに投入した。その後、オートクレーブを密閉し、撹拌しながら2時間以内に200℃まで加熱した。これにより、15−20barの圧力が上昇する。その後、撹拌しながら280℃まで加熱し、圧力を20barで維持する。その後、圧力を1barまで落とし、スターラーの所望のねじれ率が達成されるまで約1時間撹拌により脱気する。完成したポリマー溶融物を排出させ、水浴中で冷却し、ペレット状にし、水分量が<0.05%となるまで乾燥させた。
【表1】
r.V.=相対粘度
MVI=溶融粘度指数
min=分
Tg=ガラス転移温度
Granul.=ペレット
【0062】
PAプレポリマー 6T/6I、成分(B)の製造は、DE 19821719による方法に従い実行される。成分6Tの重量部は70%であり、6Iの重量部は30%である。0.5%m−クレゾール中で測定した相対粘度は1.13である。
【0063】
成分(C)として、66.6wt%の6Iユニットと33.4wt%の6Tユニットとから構成されるEms−Chemie AG社からのアモルファスコポリアミド 6I/6T(グリボリ(Grivory、登録商標 G21)を使用する。0.5%m−クレゾール中で測定した相対粘度は1.5である。
【0064】
実施例VB1〜VB4:強化PAブレンド
表2にかかる組成のモールド材料を、Werner u. Pfleider社製のZSK25タイプ2軸押出し成形機で製造する。ペレットPA66およびPA 6I/6TまたはPA 6IをマスターバッチペレットPA66+カーボンブラック(73/27wt%)と共に混合し、計量して供給ゾーンに提供する。押出し成形ダイの前に、サイドフィーダー3ハウジングユニットによりグラスファイバを計量してポリマー溶融物中に供給する。
【0065】
ハウジング温度は280℃までの増加プロファイルとして設定した。150rpmで8kgの流速を使用した。水浴中で押出し成形したカラムを冷却した後、ペレット状とし120℃で乾燥した後ペレットの特性を測定した。
【0066】
Arburg射出成形装置上で試料を作成した。シリンダ温度を275から290℃との間、スクリュー回転速度を250rpmに設定した。成形温度は100℃を選択した。
【表2】
*ラジシ(Radici)社(IT)の市販品
MT=溶融温度
WT=成形温度
RF=相対水分
Wo=週
Kr=クレゾール
【0067】
実施例VB5〜VB8:強化コポリアミド類
表3にかかるモールド材料をWerner u. Pfleiderer社製のZSK25タイプ2軸押出し成形機で製造する。コポリアミドペレットおよびマスターバッチペレットPA 66+カーボンブラック(ブラックパールズ(Black Pearls、登録商標)880)(73/27wt%)を圧延補助剤(液体脂肪酸エステル)、0.1wt%と共に予め混合し、計量して押出し成形機の供給ゾーンに提供する。サイドフィーダーにより押出し成形ダイの前にグラスファイバを計量してポリマー溶融3ハウジングユニットに提供する。
【0068】
ハウジング温度は280℃までの増加プロファイルとして設定した。150rpmで8kgの流速を使用した。水浴中で押出し成形したカラムを冷却した後、ペレット状とし120℃で乾燥した後ペレットの特性を測定した。
【0069】
Arburg射出成形装置上で試料を作成した。シリンダ温度を275から290℃との間、スクリュー回転速度を250rpmに設定した。成形温度は100℃を選択した。
【表3】
【0070】
実施例VB9〜VB12:PAプレポリマーを有する強化コポリアミド類
表4の調合に従い、PAプレポリマーを有する強化ポリアミド類を製造する。モールド材料をWerner u. Pfleiderer社製のZSK25タイプ2軸押出し成形機で製造する。コポリアミド、PAプレポリマーおよびマスターバッチペレットPA 66+カーボンブラック(ブラックパールズ(Black Pearls、登録商標)880)(73/27wt%)を圧延補助剤(液体脂肪酸エステル)、0.1wt%と共に予め混合し、計量して押出し成形機の供給ゾーンに提供する。サイドフィーダーにより押出し成形ダイの前にグラスファイバを計量してポリマー溶融3ハウジングユニットに提供する。
【0071】
ハウジング温度は280℃までの増加プロファイルとして設定した。150rpmで8kgの流速を使用した。水浴中で押出し成形したカラムを冷却した後、ペレット状とし120℃で乾燥した後ペレットの特性を測定した。
【0072】
Arburg射出成形装置上で試料を作成した。シリンダ温度を275から290℃との間、スクリュー回転速度を250rpmに設定した。成形温度は100℃を選択した。
【表4】
【0073】
実施例B13〜B16:PAプレポリマーおよびPAを有する強化コポリアミド類
表5の組成に従い、PAプレポリマーおよびPA 66またはPA 6I/6Tを有する強化コポリアミド類を製造する。
【0074】
モールド材料をWerner u. Pfleiderer社製のZSK25タイプ2軸押出し成形機で製造する。コポリアミド、PA 66またはPA 6I/6T、PAプレポリマーおよびマスターバッチペレットPA 66+カーボンブラック(ブラックパールズ(Black Pearls、登録商標)880)(73/27wt%)を圧延補助剤(液体脂肪酸エステル)、0.1wt%と共に予め混合し、計量して押出し成形機の供給ゾーンに提供する。サイドフィーダーにより押出し成形ダイの前にグラスファイバを計量してポリマー溶融3ハウジングユニットに提供する。
【0075】
ハウジング温度は280℃までの増加プロファイルとして設定した。150rpmで8kgの流速を使用した。水浴中で押出し成形したカラムを冷却した後、ペレット状とし120℃で乾燥した後ペレットの特性を測定した。
【0076】
Arburg射出成形装置上で試料を作成した。シリンダ温度を275から290℃との間、スクリュー回転速度を250rpmに設定した。成形温度は100℃を選択した。
【表5】
【0077】
実施例VB17〜VB26,B27,B28,VB29,VB30,VB32〜VB43:強化ポリアミド類、粘度の設定
以下の実施例および以下の図1により、化合物の粘度は成形部品の表面品質に決定的な影響を与えることが明らかになるであろう。0.5% m−クレゾール中で測定した化合物の相対粘度が1.6未満であれば、好都合な光沢値が得られた。実施例VB32からVB35までにより、PA 66/6I/6TコポリマーはPA 66/6Iコポリマーとしてより良好であることが明らかになる。
【0078】
特性の測定
「cond」の表示がある場合の特性は、調整された試料で測定したものである。調整は、ISO1110に従い実行した。残りの特性はそれぞれ乾燥試料で決定した。
【0079】
熱データの測定は、加熱速度が20℃/分、冷却速度が5℃/分のパーキンエルマー(Perkin Elmer)DSC装置において、乾燥ペレット(24時間、120℃)を用いて行った。
【0080】
溶融温度はISO 3146−Cに従い測定した。結晶化温度、結晶化エンタルピーおよび結晶化速度は第1の冷却サイクル(5℃/分)中に決定した。サンプルをTg+20℃まで加熱し、急冷し、その後、第2の加熱サイクル(20℃/分)中に測定し、ガラス転移温度Tgを決定した。
【0081】
機械特性、弾性係数、極限引張り強さおよび引き裂き時の伸びを、ISO527に従い標準試料に対する引張り試験により決定した。
【0082】
衝撃耐性(SZ)および切り欠き棒衝撃値(KSZ)の測定は、ISO 179eUおよびISO 179eAに従い23℃でシャルピー(Charpy)により実行した。
【0083】
HDT/A(1.8MPa)およびHDT/C(8MPa)の決定はISO 75に従い測定した。
【0084】
流れ長はらせん(スパイラル:spiral)形態1.5×10mmおよび1000barで決定した。
【0085】
光沢の測定は、ミノルタ(Minolta)−側色計を用いて厚さ3mmの染料薄層に対し実行した。
【図面の簡単な説明】
【図1】 相対粘度と光沢との間の比較を示した図である。
Claims (32)
- ポリアミドマトリクスとして、少なくとも3つの以下の成分(A)、(B)、(C):
(A)(a1)アジピン酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから、あるいはカプロラクタムからおよび/または6C原子を有するω−アミノ酸から導かれた47−90wt%のユニットと、
(a2)イソフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた50−7wt%のユニットと、
(a3)テレフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた40−3wt%のユニットと、
により形成され、(a1)から(a3)までの成分のwt%は合わせると100%となる42−98wt%の半結晶コポリアミド;
(B)(b1)テレフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた40−90wt%のユニットと、
(b2)イソフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた50−10wt%のユニットと、
(b3)アジピン酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから、あるいはカプロラクタムからおよび/または6C原子を有するω−アミノ酸から導かれた0−50wt%のユニットと、
により形成され、(b1)から(b3)までの成分のwt%は合わせると100%となる、0.5% m−クレゾール中で測定した溶液粘度(ηrel.)が1.01−1.30の、9−1wt%のプレポリマーポリアミド類;
(C)(c1)イソフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた40−90wt%のユニットと、
(c2)テレフタル酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから導かれた50−10wt%のユニットと、
(c3)アジピン酸と等モル比のヘキサメチレンジアミンとの組み合わせから、あるいはカプロラクタムからおよび/または6C原子を有するω−アミノ酸から導かれた0−50wt%のユニットと、
により形成され、(c1)から(c3)までの成分のwt%は合わせると100%となる、49−1wt%のアモルファスコポリアミド;
を含み、
さらに、以下の添加剤(D)、(E)、(F):
(D)0−70wt%のファイバまたは粒子タイプのフィリング材料および/または強化材料あるいはその混合物;
(E)0−6wt%のカーボンブラック;
(F)0−30wt%の通常の添加剤および処理補助剤;
を含むことができ、成分(A)から(C)までの重量%は合わせると100%となる、半芳香族半結晶熱可塑性ポリアミドモールド材料。 - ポリマーマトリクスとして、少なくとも3つの以下の成分(A)、(B)、(C):
(A)51−94wt%の半結晶コポリアミド;
(B)1−9wt%のプレポリマーポリアミド類;
(C)5−40wt%のアモルファスポリアミド;
を含み、
さらに、以下の添加剤(D)、(E)、(F):
(D)0−70wt%のファイバまたは粒子タイプのフィリング材料および/または強化材料あるいはその混合物;
(E)0−6wt%のカーボンブラック;
(F)0−30wt%の通常の添加剤および処理補助剤;
を含むことができ、成分(A)から(C)までの重量%は合わせると100%となる、請求項1に記載のポリアミドモールド材料。 - m−クレゾール中で測定される相対粘度(ηrel.)が1.4−1.9の範囲内にあるように設定する前記コポリアミド(A)、およびm−クレゾール中で測定される相対粘度(ηrel.)が1.35−1.7の範囲内にあるように設定する前記コポリアミド(C)は、一般式CH3−(R1)−NH−(R2)−CH3(式において、R1およびR2はそれぞれ互いに独立し、0−36のCH2基である)を有するモノアミン類からなる群から、および/または一般式CH3−(R1)−COOH(式において、R1は0−36のCH2基である)を有するモノカルボン酸類からなる群から、および/または4−アミノ−2,2,6,6−テトラアルキルピペリジン類、2,6−ジアルキルフェノール類からなる群または前記化合物の混合物から、選択される調節剤または改質剤を含む請求項1または2に記載のモールド材料。
- 前記モノアミン類からなる群が、ステアラミン、シクロヘキシルアミン、アニリン、プロピルアミンおよびノニルアミンからなる群である請求項3に記載のモールド材料。
- 前記モノカルボン酸類からなる群が、蟻酸、ステアリン酸、パルミチン酸、シクロヘキサンカルボン酸、酢酸、安息香酸からなる群である請求項3または4に記載のモールド材料。
- 前記コポリアミド(A)は、100mol%のジアミンに対し、0.5−5mol%の調節剤または改質剤を含む請求項3ないし5のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 前記半結晶ポリアミド(A)および/または前記プレポリマーポリアミド(B)および/または前記アモルファスコポリアミド(C)は、10−500mg/kgの量の次亜リン酸、亜リン酸またはリン酸を基本とする触媒的に活性な化合物と、必要であれば、個々のポリアミド(A)、(B)、(C)の重合操作に基づき、0.05−5wt%の量の立体的に込み合ったヒドロキシフェノール類またはHALS安定化剤からなる群からの酸化防止剤と、を含む請求項1ないし6のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- シリコーン類またはシリコーン誘導体を基本とする消泡剤は、前記半結晶コポリアミド(A)の重合操作、および/または前記プレポリマーポリアミド類(B)の重合操作、およびまたは前記コポリアミド(C)の重合操作中に含まれる請求項1ないし7のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 前記シリコーン類およびシリコーン誘導体類は10−500ppmの濃度で珪酸と共に安定な水溶性エマルジョン中に存在する請求項8に記載のポリアミドモールド材料。
- 最終製品中に剥離形態で存在する層状珪酸塩類からなる群からの添加剤がポリアミド成分(A)および/または(B)および/または(C)の重合操作中に含まれる請求項1ないし9のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 層状珪酸塩類からなる群からの添加剤が前記モールド材料の押出し成形中に直接使用される請求項1ないし9のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 前記層状珪酸塩類からなる群が、モンモリロナイト、ベントナイトまたはマイカからなる群である請求項10または11に記載のポリアミドモールド材料。
- 離型剤と潤滑剤がポリアミド(A)および/または(B)および/または(C)の重合操作中に含まれる請求項1ないし12のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 前記離型剤と潤滑剤が、モノステアリン酸グリセロール類である請求項13に記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、コポリアミド(A)の相対粘度は1.4と1.9との間である請求項1ないし14のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、コポリアミド(A)の相対粘度は1.4と1.8との間である請求項15に記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、コポリアミド(A)の相対粘度は1.4と1.7との間である請求項16に記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、プレポリマーポリアミド(B)の相対粘度は1.01と1.3との間である請求項1ないし17のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、プレポリマーポリアミド(B)の相対粘度は1.05と1.25との間である請求項18に記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、アモルファスコポリアミド(C)の相対粘度は1.35と1.70との間である請求項1ないし19に記載のポリアミドモールド材料。
- 0.5% m−クレゾール溶液中で測定すると、アモルファスコポリアミド(C)の相対粘度は1.35と1.55との間である請求項20に記載のポリアミドモールド材料。
- 強化材料が、総モールド材料を基本に0−70wt%の量で含まれる請求項1−21に記載のポリアミドモールド材料。
- 強化材料が、総モールド材料を基本に30−70wt%の量で含まれる請求項22に記載のポリアミドモールド材料。
- 前記強化材料は、グラスファイバ、ガラスロービング、ガラス球、ガラス粉末、ポリマーファイバ、カーボンファイバ、金属ファイバ、鉱物凝集体からなる群から選択される請求項22に記載のポリアミドモールド材料。
- 前記鉱物凝集体が、タルカム、カオリン、珪灰石または層状珪酸塩からなる群から選択される請求項24に記載のポリアミドモールド材料。
- 前記通常の添加剤および処理剤(F)は、安定化剤、潤滑剤、染料、金属破片、金属顔料、スタンプ金属破片、難燃剤、衝撃耐性改質剤、静電気防止剤、導電性添加剤、くもり防止剤、離型剤、光学増白剤、芳香族またはこれらの混合物からなる群から選択される請求項1ないし25に記載のポリアミドモールド材料。
- 0−6wt%のブラックカーボンと、2−6wt%のポリアミド 12とを含む請求項1ないし26のいずれかに記載のポリアミドモールド材料。
- 成型品を製造するための請求項1ないし27に記載のポリアミドモールド材料の使用。
- 中空部品を製造するための請求項1ないし27に記載のポリアミドモールド材料の使用。
- シートを製造するための請求項1ないし27に記載のポリアミドモールド材料の使用。
- ファイバを製造するための請求項1ないし27に記載のポリアミドモールド材料の使用。
- 請求項1ないし27の1以上に記載のポリアミドモールド材料から得られる成形品。
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