JP3362061B2 - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

ポリアミド樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリアミド系樹脂組成
物に関し、更に詳しくは、自動車部品等のハウジングと
して有用な機械的物性、耐熱性に優れたポリアミド系樹
脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、自動車部品のハウジング等には、
ポリアミド系樹脂組成物の使用が大きく展開されてい
る。特に耐熱性の要求されるハウジングに金属材料から
銅系の熱安定剤を添加したポリアミド樹脂組成物が使用
されつつある。一般に、上記銅系の熱安定剤を含有した
ポリアミド系樹脂組成物を使用しても、高温空気中で熱
酸化劣化によって変色し、外観が黒く悪化する等の問題
が生じている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一般に充填物で強化し
たポリアミド樹脂組成物は、高い剛性を持ち、寸法安定
性に優れているため、自動車部品等のハウジングへ利用
されている。さらに銅系の熱安定剤を添加したポリアミ
ド樹脂組成物は、耐熱性、特に熱エージング性における
機械的物性の保持力に優れているため、ランプソケッ
ト、ランプインナーハウジング、リフレクター等の高熱
部で装着されるハウジングへ利用されている。一般に、
ポリアミド樹脂組成物は、熱酸化劣化による変色が大き
く、その改善が望まれている。従来、ポリアミド樹脂の
耐熱性を向上せしめたポリアミド系組成物として銅系の
熱安定剤の添加が知られているが、上記耐熱性ハウジン
グ等に用いても熱変色性において満足すべき結果は得ら
れていない。
【0004】また、銅の添加量の増加によりポリアミド
の熱変色性は、若干改良されるが、銅を多く添加するこ
とにより、上記ポリアミド樹脂組成物の配合時、ハウジ
ング成形などの加工に際して、押出機、成形機の金属腐
食と、上記ポリアミド樹脂組成物からの銅の析出がおこ
りやすくなるため、銅の添加量には、上限がある。
【0005】ポリアミドの熱安定剤に、銅化合物以外の
他の酸化防止剤を使用した場合、例えば、リン系、ヒン
ダードフェノール系、ヒンダードアミン系のようなもの
は、140℃以上の高熱で、熱安定剤としての効果が、
銅系の熱安定剤に比べて小さい。
【0006】ポリアミド樹脂組成物の変色を酸化チタン
のような無機顔料の隠蔽力により防止する手法がある。
例えば、難燃化剤のような赤りんが、ポリアミドを過剰
に着色することを、酸化チタンの白色顔料の隠蔽力によ
り阻止する(特開昭63−43952号公報)等が知ら
れている。
【0007】しかしながら、銅系の熱安定剤を含有しな
いポリアミド樹脂に酸化チタンを配合してなるポリアミ
ド樹脂組成物は、熱エージングにより機械的物性の低下
及びポリアミドの本質的な熱変色が顕著であり、このよ
うな組成物からなる成形体は、耐熱性のハウジング用途
において使用され得ない。
【0008】従って、この分野の技術的課題は、ポリア
ミド樹脂組成物が、高熱空気中で熱酸化劣化により変色
することを、熱エージングによる機械的物性を低下せし
めることなく、抑制することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく鋭意研究をした結果、銅系の熱安定剤を含有
するポリアミド樹脂に酸化チタン、無機フィラーを配合
することによって、問題が解決されることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
【0010】即ち、本発明の要旨は、(A)銅系の熱安
定剤を含有するポリアミド樹脂100重量部と(B)酸
化チタン(TiO2〜50部及び(C)無機フィラ
20〜120重量部からなるポリアミド樹脂組成物に
ある。
【0011】以下、本発明の内容を詳述する。
【0012】本発明でいうポリアミド樹脂とは、アミド
結合を有する線状ポリマーであり、有機ジアミンと有機
ジカルボン酸とから重縮合して得られるもの、アミノカ
プロン酸を重縮合して得られるもの、ラクタムを開環重
合して得られるものがある。有機ジアミンの例として
は、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、メタキシリレンジアミン等が挙げられ、有機ジカル
ボン酸としては、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二
酸、テレフタル酸、イソフタル酸等が挙げられる。アミ
ノカプロン酸としては、11−アミノウンデカン酸、ラ
クタムとしては、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラク
タム等が挙げられる。ポリアミドは、これらの共重合体
であってもよいし、ポリマーブレンドであってもよい。
これらのポリアミド樹脂の中でも、特にナイロン6ある
いは、ナイロン6・6を使用することが好ましい。
【0013】本発明によるポリアミド樹脂に添加され得
る銅系の熱安定剤は、銅のハロゲン化物、または酢酸銅
のような銅塩とアルカリ金属のハロゲン化物とからなる
ものであり、この中で、特にヨウ化銅、または酢酸銅と
ヨウ化カリウムとからなるものが好ましく、銅系の熱安
定剤の銅成分の量としては、ポリアミド樹脂100重量
部に対して、0.001〜0.02重量部特に0.00
3〜0.015重量部であることが好ましく、銅系の熱
安定剤の銅成分のモル数に対して、ハロゲンのモル比が
8〜25倍の量を有することが特に好ましい。銅の添加
量が0.001重量部より少ないと、熱変色性の抑制効
果が、不十分であり、銅の添加量が0.02重量部より
多いと、上記ポリアミド樹脂組成物の配合、成形等の加
工工程において、押出機及び成形機の金属腐食と、上記
ポリアミド樹脂組成物からの銅析出が起こりやすい傾向
にある。また、銅成分のモル数に対するハロゲンのモル
比が、8倍より少ないと、上記ポリアミド樹脂組成物か
らの銅析出が起こりやすくなり、25倍より多いと、上
記のような押出械、成形機の金属腐食が起こりやすくな
る。
【0014】ポリアミド中に上記の銅系の熱安定剤を添
加する方法としては、ポリアミドの重合工程の造塩時に
添加するもの、ポリアミド樹脂組成物の押出し工程の溶
融混練時、ポリアミドとのブレンドする時に添加するも
のがある。
【0015】なお、銅系安定剤以外にリン系、ヒンダー
ドフェノール系等他の安定剤を必要に応じ併用すること
はさしつかえない。
【0016】また、本発明の樹脂組成物において用いる
酸化チタンは、90%以上の純度を有するものでなけれ
ばならない。これはルチル型、アナターゼ型、またブル
カイト型のものでよく、好ましくは、ルチル型のものが
よい。平均粒径、すなわち、粉体50重量%の上方およ
び下方粒径(d50)が0.1〜1.0μm 、ことに0.
1〜0.3μm であるものが好ましい。この酸化チタン
の化学式は、一般にTiO2である。
【0017】本発明の樹脂組成物において、上記ポリア
ミド樹脂に対しての酸化チタンの配合割合は、ポリアミ
ド樹脂100重量部と酸化チタン1〜100重量部、好
ましくは、ポリアミド樹脂100重量部と酸化チタン2
〜50重量部との範囲で選定する。酸化チタンの配合量
が、1重量部より少ないと、熱変色性の抑制効果が不十
分であり、また、酸化チタンの配合量が100重量部よ
り多いと、得られるポリアミド樹脂組成物の強度が極端
に低下する傾向にある。
【0018】本発明に使用される無機フィラーとは、焼
成カオリン、カオリン、ウオラストナイト、マイカ、タ
ルク、炭酸カルシウム等であるが、特にウオラストナイ
トが好ましい。無機フィラーのかわりに、補強充填材と
して、ガラス繊維、炭素繊維のような繊維状充填材、あ
るいはガラス球体を使用してもよい。
【0019】無機フィラーとポリアミド樹脂との接着性
を増すために、無機フィラーにシラン系カップリング
剤、チタネート系カップリング剤等のカップリング剤で
処理することが特に好まれる。この中で、特にアミノシ
ラン系のカップリング剤が好まれる。
【0020】本発明のポリアミド樹脂組成物において、
上記ポリアミド樹脂に対しての無機フィラーの配合割合
は、ポリアミド樹脂100重量部と無機フィラー0〜2
50重量部と、好ましくは、ポリアミド樹脂100重量
部と無機フィラー20〜120重量部との範囲で選定す
る。無機フィラーの配合量が、10重量部より少ない
と、補強充填材としてのポリアミド樹脂組成物に対する
補強効果が不十分であり、無機フィラーの配合量が25
0重量部より多いと、ポリアミド樹脂組成物の機械的強
度が低下する傾向にあり、押出し生産性が大幅に低下す
る。
【0021】本発明のポリアミド樹脂組成物には、必要
に応じて、染料または酸化チタンを除く他の有色顔料を
加えることも可能である。酸化チタンと混合使用される
有色顔料としては、例えば、カーボンブラック、チタン
イエロー、無機群青、弁柄、コバルトブルー、黄鉛、シ
アニンイエロー等があるが、特に限定されない。
【0022】また、酸化チタンや無機フィラーの分散剤
あるいはポリアミド樹脂組成物の滑剤、可塑剤として、
例えば、ステアリン酸のアルカリ金属塩、脂肪酸系アミ
ド、ε−カプロラクタム、脂肪酸系エステル等の有機化
合物が使用できるが、この中でエチレンビスステアロマ
イドのような金属成分を含まない脂肪酸系アミドが特に
好まれる。エチレンビスステアロマイド以外の金属成分
を含む有機化合物を使用すると、銅のポリアミド樹脂に
対する熱安定化機構を阻害させることがあるからであ
る。
【0023】さらに、本発明の樹脂組成物には、必要に
応じて、核剤、紫外線吸収剤等の一般に高分子加工分野
で用いられていく各種の添加剤を適宜配合することがで
きる。
【0024】上記のような銅系の熱安定剤を含有するポ
リアミド樹脂、酸化チタン及び無機フィラー及び必要に
応じて用いられる各種の添加剤の混合は、通常用いられ
る混合機、例えば、ヘンシェルミキサー、リボンブレン
ダー、タンブラー等で行われれる。混練機としては、一
般に単軸または2軸の押出機が用いられ、このような押
出機により、通常はまず上記本発明の組成物からなるペ
レットが製造され、このペレットを圧縮成形、射出成
形、押出成形等により上記自動車部品のハウジング形状
に成形して所望の樹脂製品にすればよい。
【0025】上記のポリアミド樹脂組成物の色合いは、
JIS Z 8729によるL、a、b表色系又はL、
u、v表色系による物体色の表示の中より明度L値で表
すことにし、ポリアミド樹脂組成物の熱変色の度合い
は、初期の明度L値と180℃空気中で加熱放置後の明
度L値との差(以下ΔLと示す)により表すことにする
と、上記の熱変色を抑制した組成物は、初期の明度L値
が35以上を有し、180℃空気中で72hr加熱放置
後のΔLが15以下の範囲に入るものである。
【0026】
【実施例】次に実施例及び比較例により発明をさらに具
体的に説明する。各実施例における機械的物性及び色の
明度は次のように行った。
【0027】機械的物性 測定にもちいる試験片は、成形後ただちに恒温室に置か
れたシリカゲル入りのデシケーター中に24時間放置さ
れる。
【0028】(1)引張試験 ASTM−D638に従
い、クロスヘッド速度50mm/minで行った。
【0029】(2)曲げ試験 ASTM−D790に従
い、クロスヘッド速度5mm/minで行った。
【0030】(3)アイゾット衝撃試験 ASTM−D
256に従い、試験片にVノッチ(0.25mmR)切
り込みした試験片で行った。
【0031】(4)空気中の熱エージング処理 通常の
大気中で、180℃に加熱したオーブンで、試験片の熱
エージング処理を行った。
【0032】色の明度 JIS−Z8722に従い、日本電色工業製の分光測定
器(ND−1001−DT型)を用いて色の明度L値
(以下L値と示す)を測定した。熱変色の度合いは、初
期L値と熱エージング処理後L値との差ΔLで示した。
【0033】実施例1 (1)ナイロン66(銅系の熱安定剤として酢酸銅(和
光純薬KK製)とヨウ化カリウム(日本天然瓦斯工業K
K製)を含み、そのうち銅成分として0.006重量
部、ヨウ素成分として0.15重量部を含有するもの)
30kgとアミノシラン系カップリング剤(NUC S
ILICONES A−1100:日本ユニカーKK
製)100gをV型ブレンダーでブレンド後、それにウ
オラストナイト(NYAD325:Interpace
KK製)17.5kgとエチレンビスステアロマイド
(アーモワックスEBSパウダー:ライオンKK製)1
00gと酸化チタン(R−TC30:ICIKK製)5
kgとカーボンブラック(RCF#50:三菱化成KK
製)47g添加し、V型ブレンダーでブレンドした。
【0034】上記ブレンド物を70mmΦの単軸押出機
を用いて290℃で溶融混合し、ウオラストナイトで強
化したポリアミド樹脂組成物のペレット(直径2.5m
m、長さ3mm)を得た。
【0035】上記ペレットを射出成形機を用いて290
℃の温度で物性測定用及び色差測定用試験片にした。次
いで該試験片につき、機械的物性、エージングでの明度
及び物性を測定した。その結果を表4に示した。
【0036】実施例2〜4 実施例1で使用したナイロン66、アミノシラン系ッカ
ップリング剤、ウオラストナイト、エチレンビスステア
ロマイド、酸化チタン、カーボンブラックをそれぞれ下
記に示す割合でブレンドしたほかは実施例1と全く同じ
様に行った。その評価の結果を表4に示した。
【0037】実施例5 エチレンビスステアロマイドの代わりに、ステアリン酸
亜鉛を用いた他は、実施例1と全く同じ様に行った。そ
の評価の結果を表4に示した。
【0038】実施例6 ウオラストナイトの代わりに、ガラス繊維(旭ファイバ
ーガラスKK製:03MA416)用いた他は、実施例
1と全く同じ様に行った。その評価の結果を表4に示し
た。
【0039】実施例1〜6の配合割合を下記表1に示
す。
【0040】
【表1】
【0041】比較例1 実施例1で用いた、ナイロン66(銅系熱安定剤として
酢酸銅(和光純薬KK製)とヨウ化カリウム(日本天然
瓦斯工業KK製)を含み、そのうち銅成分として0.0
06重量部、ヨウ素成分として0.15重量部を含有す
るもの)12kg、アミノシラン系カップリング剤(N
UC SILICONES A−1100:日本ユニカ
ーKK製)39gをV型ブレンダーでブレンド後、それ
にウオラストナイト(NYAD325:Interpa
ceKK製)8kgとエチレンビスステアロマイド(ア
ーモワックスEBSパウダー:ライオンKK製)12g
と酸化チタン(R−TC30:ICIKK製)96gと
カーボンブラック(RCF#50:三菱化成KK製)
0.9gを添加し、V型ブレンダーでブレンドした。上
記ブレンド物を70mmΦの単軸押出機を用いて290
℃で溶融混合し、酸化チタンを含有し、ウオラストナイ
トで強化したポリアミド樹脂のペレット(直径2.5m
m、長さ3mm)を得た。次いで、このペレットを射出
成形機を用いて290℃で成形し、機械的物性、エージ
ングでの明度及び物性を測定した。その結果を表4に示
した。
【0042】比較例2 ナイロン66に銅系の熱安定剤を含有しないものを用い
た他は、比較例1と同様に配合し、成形し、得られた成
形片の機械的物性、エージングでの明度及び物性を測定
した。評価の結果を表4に示した。
【0043】比較例1〜2の配合割合を下記表に示す。
【0044】
【表2】
【0045】比較例3〜6 ポリアミドの熱安定剤を下記に示す割合で配合し、比較
例2で用いた酸化チタンの添加した量をポリアミド樹脂
100重量部に対して2.0重量部にした他は、比較例
2と全く同じ様に配合し、成形し、得られた成形片のエ
ージングにおける明度を測定した。評価の結果を表5に
示した。
【0046】燐系熱安定剤は、イルガフォス168(ト
リス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)フォスファイ
ト:日本チバガイギーKK製)、ヒンダードフェノール
系熱安定剤は、イルガノックス1098(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):日本チバガイギーKK
製)、ヒンダードアミン系は、MERK PEP LA
57(アデカ・アーガス化学KK製)を用いて、それぞ
れの熱安定剤の配合量は、ナイロン66の100重量部
に対し添加した量を示す。
【0047】比較例3〜6の配合割合を下記表に示す。
【0048】
【表3】
【0049】
【表4】
【0050】
【表5】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のポリアミ
ド樹脂組成物は、高熱空気中においても熱エ−ジングに
よる機械的物性の著しい低下を生じることなく、その変
色を抑制することができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−167322(JP,A) 特開 平1−156364(JP,A) 特開 平4−222860(JP,A) 特開 昭53−88857(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08L 77/00 - 77/12 C08K 3/00 - 3/40

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)銅系の熱安定剤を含有するポリアミ
    ド樹脂100重量部と(B)酸化チタン(TiO
    〜50部及び(C)無機フィラー20〜120重量部か
    らなるポリアミド樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 初期の明度が35以上であり、180℃
    空気中で72hr加熱放置後の明度との差が、15以内
    であることを特徴とする請求項1記載のポリアミド樹脂
    組成物。
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