JP4703254B2 - ブレーカー用ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
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Description
ハウジングに主体として使用される材料であるので、無機充填材の配合がなされた状態で、ブレーカー用材料として満足しなければならない特性として、UL 94試験における難燃規格V−2以上、IEC 60695−2−12のグローワイヤー試験のGWFI(Glow−Wire Flammability Temperature)において1.6mm厚みで960℃を合格すること、IEC 60112の耐トラッキング試験におけるCTI(Comparative Tracking Index)が3mm厚みで好ましくは500V以上等の要求事項がある。また、時代の趨勢として、難燃剤として非ハロゲンタイプの希望がなされている。
特定繊維長及び分布(算術平均(d50値)で70〜200μm及びd10値で60μm以下、d90値で350μ以下)のシラン処理された繊維状充填材がGWFIに好結果を与えるということを示している。しかし、該樹脂組成物ではCTIが475V付近であり電流ブレーカーに要求される耐トラッキング特性(又は、ブレーカー遮断試験後の電気絶縁特性)を満足できない。一方、「本発明による成形材料のポリアミドは、通常、K値50〜96に相応する、比粘度ηrelで1.7〜5.0を有する。ηrel2.3〜4.5、殊に2.5〜4.0を有しているポリアミドは、優利に使用される。」と記述され、実施例にて粘度数145のポリアミド6と粘度数151のポリアミド66が示されているのみで、ポリアミドの粘度数(分子量)のUL94やGWFIへの影響については全く記述がない。また「該成形材料は電気絶縁領域における電流遮断器、補助スイッチ、リレースイッチ及びプラグ継ぎ手として使用されるあらゆる種類の繊維、フィルム及び成形体の製造に好適である。」と電流遮断器が記述されているものの各種用途が列記されているのみである。
即ち、本発明の要旨は、
(A)粘度数70〜140ml/gのポリアミド樹脂100重量部に対して
(B)トリアジン系難燃剤0.5〜35重量部及び
(C)表面処理されてない又は酸化合物で表面処理されたガラス系充填材10〜60重量部
からなり、該ガラス系充填材が数平均繊維長20〜70μmで分散し、かつ、次の諸性質を備えるブレーカー用ポリアミド樹脂組成物にある。
a)UL 94に従い、20mm垂直燃焼試験を行うとき、難燃性がV−2以上である
b)IEC 60695−2−12に従い、960℃のグローワイヤー燃焼性試験(1.6mm厚み)を行うとき、燃焼性(GWFI)が合格基準を満足する
c)IEC 60112に従い、耐トラッキング試験(3mm厚み)を行うとき、比較トラッキング指数(CTI)が500V以上である
(A)ポリアミド樹脂
本発明における(A)ポリアミド樹脂としては、3員環以上のラクタム、重合可能なω−アミノ酸、又は、二塩基酸とジアミン等の重縮合によって得られるポリアミドを用いることができる。具体的には、ε−カプロラクタム、アミノカプロン酸、エナントラクタム、7−アミノヘプタン酸、11−アミノウンデカン酸、9−アミノノナン酸、α−ピロリドン、α−ピペリドン等の重合体、ヘキサメチレンジアミン、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、メタキシリレンジアミン等のジアミンと、テレフタル酸、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ドデカン二塩基酸、グルタール酸等のジカルボン酸と重縮合せしめて得られる重合体又はこれらの共重合体、例えば、ポリアミド4、6、7、8、11、12、6.6、6.9、6.10、6.11、6.12、6T、6/6.6、6/12、6/6T、6T/6I、MXD6等が挙げられ、複数種のポリアミド樹脂を使用することもできる。本発明において特に好ましいポリアミド樹脂としては、難燃性、機械的強度、成形性の点から、ポリアミド6、共重合ポリアミド6/66又は66/6、6/69及び/又はポリアミド66が挙げられる。本発明におけるポリアミド樹脂の末端は、分子量調節も兼ねてカルボン酸又はアミン化合物で封止されていてもよい。
本発明における(B)トリアジン系難燃剤としては、下記一般式(1)又は(2)で表される化合物、メラミン類及びシアヌル酸メラミン等が挙げられる。
前記一般式(1)で表される化合物の具体例としては、シアヌル酸、トリメチルシアヌレート、トリエチルシアヌレート、トリ(n−プロピル)シアヌレート、メチルシアヌレート、ジエチルシアヌレート等が挙げられる。前記一般式(2)で表される化合物の具体例としては、イソシアヌル酸、トリメチルイソシアヌレート、トリエチルイソシアヌレート、トリ(n−プロピル)イソシアヌレート、ジエチルイソシアヌレート、メチルイソシアヌレート等が挙げられる。
また、シアヌル酸メラミン中のアミノ基又は水酸基のいくつかが、他の置換基で置換されていてもよい。シアヌル酸メラミンは、例えば、シアヌル酸の水溶液とメラミンの水溶液とを混合し、90〜100℃で攪拌下反応させ、生成した沈殿を濾過することによって得ることができ、白色の固体であり、微粉末上に粉砕して使用するのが好ましい。勿論、市販品をそのまま、又はこれを粉砕して使用することもできる。
本発明で使用される(C)ガラス系充填材(ガラス繊維、粉砕ガラス繊維(ミルドファイバー)、ガラスフレーク、ガラスビーズ等)は、通常熱可塑性樹脂に使用されるものでよく、それらの二種以上を併用してもよいが、粉砕ガラス繊維、ガラスビーズがグローワイヤー試験における燃焼時間も短く好ましい。
A−1)ポリアミド6 粘度数=99ml/g
ノバミッド 1007J 三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製
A−2)ポリアミド6 粘度数=87ml/g
ノバミッド 1005J 三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製
A−3)ポリアミド6 粘度数=118ml/g
ノバミッド 1010J 三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製
A−4)ポリアミド6 粘度数=150ml/g
ノバミッド 1015J 三菱エンジニアリングプラスチックス(株)製
A−5)ポリアミド66 粘度数=118ml/g
アミラン E−3000 東レ(株)製
B) シアヌル酸メラミン MCA−CO 三菱化学製
C−1)粉砕ガラス繊維
平均長さ=30μm 繊維径=10μm 表面未処理
PFE−001 日東紡製
C−2)粉砕ガラス繊維
平均長さ=60μm 繊維径=10μm 表面未処理
MF06JF0−20 旭ファイバーグラス製
C−3)粉砕ガラス繊維
平均長さ=200μm 繊維径=10μm 表面未処理
MF20JH1−20 旭ファイバーグラス製
C−4)粉砕ガラス繊維
平均長さ=60μm 繊維径=10μm 亜燐酸処理
MF06JB3−20 旭ファイバーグラス製
C−5)ガラス繊維チョップドストランド
平均長さ=3mm 繊維径=10μm
表面アミノシラン処理、ウレタン系集束剤
123D10P オーエンス・コーニング製
D−1)カルボン酸アマイド系ワックス離型剤
WH255 共栄社化学製
D−2)ポリエチレンワックス系離型剤
ハイワックス110P 三井化学製
1) 粘度数
JIS K6933−99に従って96%濃硫酸溶媒に1%溶解し、23℃にて測定した。
2) 難燃性
12.7×127×0.75mmの大きさの試験片を用い、試験法UL−94規格に準拠して、20mm垂直燃焼試験を行った。燃焼性が、V−2以上(V−2、V−1又はV−0)であるときに「合格」と判定する。
3) GWFI
厚さ1.6mmの試験片を用い、試験法IEC 60695−2−12に準拠して測定した。
ただし、グローワイヤー先端の温度を960℃に固定し、3枚のサンプルすべてが
燃焼性(GWFI)の合格基準:
1)30秒接触後の燃焼時間が30秒以内のこと
2)サンプルの下のティッシュペーパーが発火しないこと
を満足するか否かを確認し、満足するときに「合格」と判定する。
なお、上記接棒後の燃焼時間等とともに、参考まで、燃焼炎の大きさを観察した。
4) CTI
厚さ3.0mmの試験片を用い、試験法IEC 60112に準拠して測定した。耐トラッキング試験の結果、比較トラッキング指数(CTI)500V以上であるときに「合格」と判定する。
表−1、表−2又は表−3に示す配合割合(単位は重量部)で、ポリアミド樹脂と各種添加剤をブレンド後、日本製鋼所製TEX30C型2軸押出機を用いて、シリンダー温度240℃、スクリュー回転数200rpmの条件下で溶融混練してポリアミド樹脂組成物のペレットを得た。
得られたペレットから、各々の試験片を、日本製鋼所製J75ED成型機にて、シリンダー温度を240℃設定、金型温度を80℃設定で射出成形した。作製した試験片は、所定の規格に基づいて、燃焼性、GWFI、CTIの評価を行った。評価結果を表−1、表−2又は表−3に示す。
得られたペレットを、日本製鋼所製J75ED成型機にて、シリンダー温度を240℃設定、金型温度を80℃設定で射出成形し、長さ80mm×幅50mm×高さ10mmのブレーカー筐体部品(肉厚1.6mm)を作製した。
得られたブレーカー筐体部品は、良外観、低そりに優れていた。さらに、ブレーカー筐体部品にてIEC60695−2−12に準拠したCWFI(960℃)の評価結果は「合格」であることを確認した。
表−2に示す配合割合(単位は重量部)で、ポリアミド樹脂と各種添加剤をブレンド後、日本製鋼所製TEX30C型2軸押出機を用いて、シリンダー温度270℃、スクリュー回転数200rpmの条件下で溶融混練してポリアミド樹脂組成物のペレットを得た。
得られたペレットから、各々の試験片を、日本製鋼所製J75ED成型機にて、シリンダー温度を270℃設定、金型温度を80℃設定で射出成形した。作製した試験片は、所定の規格に基づいて、燃焼性、GWFI、CTIの評価を行った。評価結果を表−2に示す。
また、ガラス系充填材の数平均繊維長の測定は、各実施例及び比較例で得られたペレットをるつぼに採取し、電気炉内で500℃、30分間加熱して完全に灰化した後、冷却し、3%中性洗剤水溶液を適量加えて超音波洗浄器で3分間撹拌しして生成した分散液を、ガラス製ピペットで専用のガラス板に採取し、実体顕微鏡を用いて写真撮影して行なった。すなわち、撮影されたガラス系充填材の写真画像について、デシタイザ−を用いて1000個の充填材個別粒子ごとの最大寸法を測定し、数平均繊維長を求めた。なお、略球状のガラスビーズの場合は各略球の最大径を測定し、これから数平均繊維長を求めた。
(2)実施例1と比較例1の比較で、粘度数が大きいと、UL94難燃性が低下し、960℃のGWFIが不合格となる傾向にある。
(3)実施例4と比較例3の比較で、数平均繊維長が大きいと、960℃のGWFIが不合格となる傾向にある。
(4)実施例4と比較例2の比較で、ガラス繊維長が大きいと耐トラッキング特性を低下させる傾向がある。
(5)実施例7と比較例4の比較で、離型剤の種類によりGWFI、CTIの影響を受けている。
本発明は、以上詳細に説明したとおり、次のような有利な効果が期待でき、産業上の利用価値は極めて高い。
即ち、本発明は、難燃性、グローワイヤー特性、トラッキング特性に優れたポリアミド樹脂であるので、電気配線に組み込まれる安全ブレーカーや漏電遮断機用途に適している。
Claims (3)
- (A)JIS K6933に従い、96%硫酸中濃度1%、温度23℃で測定した粘度数70〜140ml/gのポリアミド樹脂100重量部に対して
(B)トリアジン系難燃剤0.5〜35重量部及び
(C)表面処理されてない又は酸化合物で表面処理されたガラス系充填材10〜60重量部
からなり、該ガラス系充填材が数平均繊維長20〜70μmで分散し、かつ、次の諸性質を備えることを特徴とするブレーカー用ポリアミド樹脂組成物。
a)UL 94に従い、20mm垂直燃焼試験を行うとき、難燃性がV−2以上である
b)IEC 60695−2−12に従い、960℃のグローワイヤー燃焼性試験(1.6mm厚み)を行うとき、燃焼性(GWFI)が合格基準を満足する
c)IEC 60112に従い、耐トラッキング試験(3mm厚み)を行うとき、比較トラッキング指数(CTI)が500V以上である - ビスアミド系又はカルボン酸アマイド系ワックスをポリアミド樹脂100重量部に対して、0.01〜0.5重量部配合してなる請求項1に記載のブレーカー用ポリアミド樹脂組成物。
- 請求項1又は2に記載の組成物からなるブレーカー用ポリアミド樹脂成形品。
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