JP3083319B2 - 吹込可能な熱可塑性ポリアミド組成物 - Google Patents
吹込可能な熱可塑性ポリアミド組成物Info
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Description
な吹込成形可能な熱可塑性ポリアミドグラフト組成物に
関する。
は知られておりそしてエンジニアリングプラスチック成
形材料として広く使用されている。しかしながら、この
ような組成物は、劣った溶融強度を有しており、そして
中空容器を形成するのに工業的規模で最もよく使用され
る方法である吹込成形により加工するのが困難である。
結果として、顕著な高温特性を有する中空ポリアミド容
器は、容易に入手可能ではなかった。
を、溶融強度を増加させそして溶融粘度を改良する材料
とブレンドすることであった。例えば、フィブリル化可
能な(fibrillatable)フルオロポリマー樹脂と、エチ
レンとα,β−不飽和カルボン酸とのイオン性コポリマ
ーとの混合物を鉱物強化半結晶性ポリアミドに加える
と、吹込成形により容易に成形可能な組成物が生成され
ることが米国特許第4,804,703号に開示されている。し
かしながら、鉱物強化ポリアミドは、極めて剛性の組成
物であり、この組成物は、耐衝撃性容器、特に高温と低
温に遭遇する用途例えば自動車エアダクト及びレゾネー
ター用にデザインされる大きな容器、のような相当な量
の柔軟性が要求される用途に使用するのには適していな
い。かくして、広い温度範囲にわたって顕著な特性を有
すると共に、柔軟であり且つ吹込成形可能なポリアミド
組成物に対する要求が当業界にはある。
成形可能なポリアミド組成物が実際に製造されうること
が今回見いだされた。これらの新規な組成物は、a)ポ
リアミド、b)エチレンと少なくとも1種のα,β−不
飽和カルボン酸とのコポリマー又はそのアイオノマー、
c)エチレンとエポキシドとのコポリマー、及びd)フ
ィブリル化可能な(fibrillatable)フルオロポリマー
を含んで成るポリマーアロイである。
も1種のα,β−エチレン系不飽和カルボン酸とのコポ
リマー及び該エチレンコポリマーのアイオノマーから成
る群より選ばれる第1エチレンコポリマー約20−58重量
%、 c)エチレンとα,β−エチレン系不飽和脂肪族エポキ
シドとの共重合された単位(interpolymerized unit
s)を有しそして(a)、(b)及び(c)のブレンド
中に実質的に均一に分散させられた第2エチレンコポリ
マー約1−20重量%、 d)フィブリル化可能なフルオロポリマー約0.1−0.6重
量%、 のブレンドを含んで成る。
ている耐熱性を示す軟質熱可塑性ポリアミド組成物であ
る。これらは部分的にグラフト化した構造とポリアミド
連続相を有している。この部分的にグラフト化した構造
は、この組成物のエチレン/エポキシドコポリマー成分
が、該ポリアミド成分およびエチレン/酸コポリマー成
分の両方と反応する結果として生じる。このような形態
的特徴が、本発明の新規な組成物が示す強度と柔軟性の
組み合わせの原因であると考えられる。このポリアミド
成分は連続相であることから、これらの組成物はまた優
れた高温引張り強度を示す一方、フィブリル化可能なフ
ルオロポリマーが組み込まれていることで、ブロー成形
に必要とされる溶融強度が得られる。優れた高温強度
は、これらの組成物を150℃で試験した時示す引張り強
度が23℃で試験した時得られる値に対して少なくとも30
%保持されており、そして150℃で14日間熱老化させた
後の23℃破壊伸びの保持が30%以上であることを意味し
ている。
知られており、そしてこれらには米国特許第4,174,358
号;3,393,210号;2,512,606号;2,312,966号および2,241,
322に記述されているものが含まれる。これらに包含さ
れるものは、例えば4から12個の炭素原子を有する飽和
ジカルボン酸とジアミン類とを等モル量で縮合重合させ
るか、ラクタム類を開環重合させるか、或はポリアミド
類と他の成分とを共重合させて、例えばポリエーテルと
ポリアミドのブロックコポリマー類を生じさせることに
よって製造され得る、分子量が少なくとも5000の半結晶
性および非晶質樹脂である。ポリアミド類の例には、ポ
リヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリヘキ
サメチレンアゼラアミド(ナイロン69)、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
ンドデカノアミド(ナイロン612)、ポリドデカメチレ
ンドデカノアミド(ナイロン1212)、ポリカプロラクタ
ム(ナイロン6)、ポリラウリックラクタム、ポリ−11
−アミノウンデカン酸、並びにアジピン酸、イソフタル
酸およびヘキサメチレンジアミンのコポリマー類が含ま
れる。好適なポリアミド類には、融点が230℃未満のポ
リアミド類、例えばナイロン6、ナイロン612およびナ
イロン1212が含まれる。この組成物のポリアミド成分は
約40−60重量%の量、好適には45−50重量%の量で存在
しているべきである。もし存在している量が約40重量%
未満である場合、この組成物の高温特性が危うくなる一
方、存在している量が60重量%以上である場合、低温粘
り強さが影響を受ける。
エチレンと少なくとも1種のアルファ,ベータエチレン
系不飽和カルボン酸とのコポリマーまたはそれのアイオ
ノマーである。このカルボン酸は3から8個の炭素原
子、好適には3−6個の炭素原子を含んでいてもよく、
そしてこれは5−15重量%のレベルでこのコポリマー内
に存在している。上記コポリマー類の例にはエチレン/
アクリル酸、エチレン/メタアクリル酸、エチレン/メ
タアクリル酸/アクリル酸n−ブチル、エチレン/アク
リル酸/エチルビニルエーテル、エチレン/アクリル酸
メチル/マレイン酸水素モノエチル、エチレン/アクリ
ル酸エチル/フマル酸水素モノエチルおよびエチレン/
イタコン酸などが含まれる。好適には、このエチレン/
酸コポリマーは、エチレンとアクリル酸アルキルとメタ
アクリル酸のターポリマーであり、最も好適には、この
アクリル酸アルキルはアクリル酸n−ブチルである、と
言うのは、上記組成物では低温粘り強さが増強されるか
らである。
りに、これらのコポリマー類のアイオノマー類を用いる
ことができる。このアイオノマーが有する酸基の一般に
10−90%を一価、二価または三価金属イオンで中和する
ことにより、エチレン/酸コポリマーの塩類を生じさせ
る。好適には、この中和度は50−90%である。適切な金
属イオンにはナトリウム、亜鉛、アルミニウム、マグネ
シウム、カリウム、カルシウムおよびリチウムなどが含
まれる。このエチレン/酸コポリマーのアイオノマーで
あるのが好適である、と言うのは、それによって本発明
の組成物でより高い強度が得られるからである。このエ
チレン/酸コポリマーもしくはアイオノマーは、適当な
柔軟性と低温特性を与えるのに充分な量で本発明の組成
物内に存在しており、好適には約20−58重量%である。
/アルファ,ベータエチレン系不飽和脂肪族エポキシド
のコポリマー成分が存在していることである。このコポ
リマーは、該ポリアミドおよび該エチレン/酸コポリマ
ー成分両方とのグラフト化反応を受けて、これらの熱可
塑性ポリアミド組成物に関連した弾性特質の原因である
と考えられる部分架橋したマトリックスを生じ得る。こ
のコポリマーは、エチレンとアルファ,ベータエチレン
系不飽和脂肪族エポキシド類とが共重合した単位を含ん
でいる。これらの不飽和エポキシド類は4−20個の炭素
原子を含んでおり、このエチレンコポリマーの中に1か
ら10重量%、好適には3−6重量%のレベルで存在して
いる。代表的な例にはアクリル酸グリシジル、メタアク
リル酸グリシジル、アリルグリシジルエーテル、ビニル
グリシジルエーテル、イタコン酸グリシジルおよびメタ
アクリル酸3,4−エポキシブチルなどが含まれている。
好適には、このコポリマーはまた、アクリル酸もしくは
メタアクリル酸のC1からC12アルキルエステル類が共重
合した単位を含んでいる。共重合したアクリル酸もしく
はメタアクリル酸アルキル類がこのコポリマー内に存在
している場合、これらは少なくとも20%のレベルで存在
しているのが好適である。適切なモノマー類の例には、
例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル
酸ブチル、メタアクリル酸エチルヘキシル、メタアクリ
ル酸メチル、メタアクリル酸ドデシルおよびアクリル酸
ドデシルなどが含まれる。アクリル酸ブチルが好適であ
る、と言うのは、該エチレン/アルファ,ベータエチレ
ン系不飽和脂肪族エポキシドのコポリマーが、共重合し
たアクリル酸ブチルを含んでいる時、本発明の組成物に
おける低温衝撃が最適になるからである。好適なエチレ
ンコポリマーのグラフト化剤はエチレン/アクリル酸n
−ブチル/メタアクリル酸グリシジルおよびエチレン/
アクリル酸メチル/アクリル酸グリシジルである。この
ポリマーブレンド組成物内のエチレン/エポキシドコポ
リマーのレベルは約1から20重量%の間であるべきであ
る。このレベルが1重量%未満の場合不充分なグラフト
化が生じ、そしてこのレベルが20重量%以上である場
合、これらの組成物が扱いにくくなるほどの高レベルの
グラフト化が生じる。
ポリマー類は、好適には、分散もしくはエマルジョン重
合方法で製造されるテトラフルオロエチレンポリマー類
であり、ここでは、この重合を行っている間、これらの
ポリマー粒子はその反応混合物の中に分散しているまま
である。これらの粒子は、本発明の組成物のポリアミド
およびエチレンコポリマー成分と一緒に混合している間
にその影響せん断力下でフィブリル化される。フィブリ
ル化可能なポリテトラフルオロエチレンホモポリマー
類、並びに少量の1種以上のコモノマー類で変性されて
いるフィブリル化可能なポリテトラフルオロエチレン類
は本分野でよく知られており、商業的に入手可能であ
る。上記組成物は例えば米国特許第3,142,665号および
4,016,345の中に記述されている。商業的に入手可能な
種類には、Alphaflex Industries,Inc.から入手可能な
Alphaflex(商標)ポリテトラフルオロエチレン樹脂、
およびE.I.Du Pont de Nemours & Co.から入手可能なT
eflon(商標)TFEフルオロカーボン樹脂グレード6、6
0、6Cおよび62が含まれる。このポリマーブレンド物内
のそのフィブリル化可能なフルオロポリマーのレベルは
約0.1−0.6重量%の範囲である。このようなレベルの
時、これらのブレンド組成物が示すたるみ抵抗力および
溶融強度は、それらをブロー成形し得るに充分な程高
い。特定のフィブリル化可能なテトラフルオロエチレン
ポリマー類、特に高度のフィブリル化を示すポリマー類
は、押し出した時凝集する傾向を示す。従って、このフ
ィブリル化可能なフルオロポリマーが本質的に均一な様
式でこのブレンド物内に分散するように、中程度のフィ
ブリル化を示すフィブリル化可能なテトラフルオロエチ
レンポリマー類を用いて本発明のブレンド物を製造する
のが好適である。
は、高せん断条件下で溶融ブレンドすることによって製
造される。個々の材料をペレットブレンド物として一緒
にするか、或はこれらの種々の成分を同時にもしくは個
別に計量してそれらを混合してもよい。これらはまた分
割して、高せん断混合装置、例えば押出し機、バンバリ
ーミキサーまたはニーダーが有する1箇所以上のセクシ
ョンの中に1回以上通過させてブレンドを行ってもよ
い。高せん断条件により、これらの成分の適当な分散が
生じることが保証され、それによって、このグラフト化
反応が促進されると共に、ポリアミド連続相の形成が助
長される。次に、これらの組成物を押し出しブロー成形
することで中空容器を生じさせてもよい。これらのアロ
イから製造されたブロー成形パリソンは、0℃の温度で
10フィートの高さから落下させた時の破壊に抵抗力を示
すに充分な粘り強さを示し、そしていくつかの組成物
は、−40℃の如き低温でも破壊抵抗力を示し得る。加う
るに、18ガロンの如き大きな容積を有する容器を、この
ブロー成形過程の間に宙づりにしても良好な一体性を示
し、即ちそのたるみは最小限であると共に、これらは均
一な壁厚を維持しており、これらの全ては、これらの材
料に関連した優れた溶融強度を説明するものである。更
に、これらの組成物は、150℃で14日間老化させた後で
もそれの元の室温破壊伸びの30%以上を保持しており、
高温引張り強度が危うくなることはない。従って、本発
明の組成物は、ポリアミド類が示す増強された高温引張
り特性を維持しているが、これらは柔軟性を示し、ブロ
ー成形可能であると共に、優れた低温粘り強さを示す。
剤、可塑剤および充填材などを、本発明のポリマーブレ
ンド物が示す柔軟性を維持させる量でこれらのブレンド
物の中に添加してもよい。上記材料は、悪影響を与える
ことなく10重量%以下の量で添加され得る。
し、射出成形および導管コーティング物などで用いられ
得るが、これらは特に、大型のブロー成形容器、特に幅
広い温度範囲に渡って強度および粘り強さが必要とされ
る容器の製造に適切である。
た。
ォートの瓶の成形型を備えた押出し吹込み成形用成形機
に供給する。吊下げ可能時間は押し出されたパリソンが
良好な一体性をもって吊り下がり、アキュムレーター・
ヘッドのダイス型から落ちる前に殆ど垂れ下がることの
ない間の時間を秒単位で表した時間である。この試験は
パリソンが製造中均一な壁厚を保持し得る能力の目安と
なる。
rt Rheotens)の装置にゴットファート・レオグラフ
(Gottfert Rheograph)2001型ピストン・レオメータ
ーを装着し、この装置の使用説明書に従った標準的な方
法で試験を行った。ピストン・レオメーターは直径2m
m、長さ10mmのダイス型を用い、240℃においてヘッドの
速度を0.067mm/秒にして動作させた。レオテンスの装置
は取出し速度を1cm/秒にして動作させた。
ァート・レオテンスの装置を用いて試験を行った。重合
体のストランドを毛細管型レオメーターから一組の溝付
きの車を通して1cm/秒の割合で供給する。この速度で一
体性を保持し得る組成物はこの試験に合格する。切断し
たものは不合格である。この試験は熔融物の弾性を模し
たものであり、吹込み成形されたパリソンを吊した際の
切断する傾向を推定することができる。
込み成形した瓶7個にそれぞれエチレングリコールを充
たし、冷凍機により24時間の間−20℃に冷却する。次に
各瓶を6.1m(20フィート)の高さから落下させる。脆く
壊れたものはこの試験に不合格である。この試験は低温
における衝撃強さおよび自動車燃料に対する耐性の目安
になる。
示する。特記しない限りすべての割合は重量による。
ル酸n−ブチル24%/メタクリル酸8.5%の三元重合体
の70%中和した亜鉛イオノマー(熔融係数0.5dg/10分)
39.8部、エチレン/アクリル酸n−ブチル28%/メタク
リル酸グリシジル5.2%の三元重合体(熔融係数20dg/10
分)10部、フィブリル化し得るポリテトラフルオロエチ
レン樹脂[アルファフレックス(Alphaflex)I(R)ポリ
テトラフルオロエチレン樹脂]0.25部、ステオリン酸亜
鉛1.0部、アンパセット(Ampacet)(R)19238カーボンブ
ラック2.0部、アーガノックス(Irganox)(R)1098
[N,N′−ヘキサメチレン−ビス−(3,5−ジ−t−ブチ
ル−4−ヒドロシンナムアミド]1.5部、およびアーガ
ノックス1010(R)[テトラキス(メチレン−3,5−ジ−t
−ブチル−4−ヒドロシンナメート)メタン]0.5部を
加えた。この混合物をポリエチレンの袋に入れ、均一な
配合物が得られるまで振盪して配合する。得られた乾式
配合物を直径28mm、長さ対直径の比27.5のウェルナー・
アンド・プライデラー(Werner and Pfleiderer)二
重スクリュー押出し機中で熔融配合する。使用したスク
リューは汎用のスクリューであり、真空に引ける能力を
もち、供給区域から供給される材料を熔融区域へ運び、
ここで材料を圧縮し熔融を開始する機素をもっている。
さらに捏和ブロックの区域の後に逆転機素があり、これ
によって高い剪断力と圧力をかけ熔融および混合工程を
継続することができる。逆転機素はまた真空区域で熔融
物を除圧した後に熔融物を密封する役目をする。真空区
域の後で熔融物は再び圧縮され、捏和ブロックおよび逆
転機素を通り、これによって第二の真空に対する密封が
与えられる。次いで熔融物は押出し機を通る際にさらに
圧縮、混合され、ダイス型を出る。押出し機の胴部およ
びダイス型を235℃の温度に設定し、樹脂は7kg/時間の
割合で押出した。押出し機のダイス型を出る熔融物の温
度は270℃であった。押出し機を出る熔融物のストラン
ドを水中で急冷し、切断してペレットにする。ペレット
にした生成物を窒素下において真空乾燥器中で乾燥し、
乾燥した樹脂をヘイセン社(Hayssen,Inc.)製の押出し
吹込み成形機および1クォートの瓶型成形型を用いて吹
込み成形した。この組成物は表1に示すような優れた熔
融強度を示した。
返したが、本実施例の組成物の中にはフィブリル化し得
るフッ素重合体樹脂を存在させなかった。この組成物の
性質を表1に示す。
高温特性が良好な低温における靱性および吹込み成形性
と組み合わされていることが判る。このことは熱で老化
させた後の破断時伸びの保持率が65%であること、−20
℃における瓶落下試験に7個が合格していること、吊下
げ可能垂下時間が30秒より長いことによって例証され
る。しかし対照例の組成物は、吊下げ可能垂下時間が僅
かに9秒であること、および熔融引張強さが低く、吹込
み成形中パリソンが垂れ下がることによって判るよう
に、吹込み成形には適していない。
載の方法を繰り返したが、フィブリル化し得るフッ素重
合体樹脂(アルファフレックス(R)Iポリテトラフルオロ
エチレン樹脂)を0.25部ではなく0.50部使用した。物理
的性質を表2に示す。
返したが、組成物中においてフィブリル化し得るフッ素
重合体樹脂として0.25部のアルファフレックス(R)Iポリ
テトラフルオロエチレン樹脂の代わりに、テフロン(Te
flon)(R)6Cポリテトラフルオロエチレン樹脂0.25部を
存在させた。この組成物の性質を表3に示す。
が組み合わされていることをこれらのデータは示してい
る。
Claims (8)
- 【請求項1】a)ポリアミド40−60重量%、 b)エチレンと、3−8個の炭素原子を有する少なくと
も1種のα,β−エチレン系不飽和カルボン酸とのコポ
リマー及び該エチレンコポリマーのアイオノマーから成
る群より選ばれる第1エチレンコポリマー20−58重量
%、 c)エチレンとα,β−エチレン系不飽和脂肪族エポキ
シドとの共重合された単位(interpolymerized unit
s)を有しそして(a)、(b)及び(c)のブレンド
中に実質的に均一に分散させられた第2エチレンコポリ
マー1−20重量%、 d)フィブリル化可能なポリテトラフルオロエチレンホ
モポリマー又は少量の1種以上のコモノマー類で変性さ
れているフィブリル可能なポリテトラフルオロエチレン
0.1−0.6重量%、のブレンドを含んで成る、柔軟な、熱
可塑性の、吹込成形可能な組成物。 - 【請求項2】第1エチレンコポリマーがアイオノマーで
ある、請求の範囲第1項記載の組成物。 - 【請求項3】アイオノマーが金属イオンにより50−90%
中和されている、請求の範囲第2項記載の組成物。 - 【請求項4】第1エチレンコポリマーが、エチレン、n
−ブチルアクリレート及びメタクリル酸の共重合された
単位(copolymerized units)を含有するターポリマー
のアイオノマーである、請求の範囲第1項記載の組成
物。 - 【請求項5】第2エチレンコポリマーが、グリシジルメ
タクリレートの共重合された単位(copolymerized uni
ts)を含有する、請求の範囲第1項記載の組成物。 - 【請求項6】該エチレンコポリマーがエチレン/n−ブチ
ルアクリレート/グリシジルメタクリレートである、請
求の範囲第5項記載の組成物。 - 【請求項7】フィブリル化可能なフルオロポリマーが、
フィブリル化可能なポリテトラフルオロエチレンホモポ
リマーである、請求の範囲第1項記載の組成物。 - 【請求項8】ポリアミドが、ナイロン6、ナイロン612
又はナイロン1212である、請求の範囲第1項記載の組成
物。
Applications Claiming Priority (3)
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US743,625 | 1991-08-12 | ||
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