TW201501905A - 拉鏈用射出成形鏈齒、具備該鏈齒的拉鏈及其物品 - Google Patents

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Abstract

一種拉鏈用的射出成形鏈齒，能保持實用性的高強度、拆裝後拉鏈布帶不起皺、並且具有優異的成形性。是以含有玻璃轉移點為40℃~70℃的聚醯胺樹脂的聚醯胺樹脂組成物作為材料的拉鏈用的射出成形鏈齒，所述射出成型鏈齒中，該組成物的熔體流動速率為5g/10分鐘~40g/10分鐘，且在聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份中含有40質量份~60質量份的強化纖維。

Description

拉鍊用射出成形單元以及具備該單元的拉鍊
本發明是有關於一種拉鏈用的射出成形鏈齒。又，本發明是有關於一種具備該射出成型鏈齒的拉鏈。
拉鏈用於服裝製品、皮包類、鞋類及雜物用品等日用品自不必說，亦為用於儲水罐、漁網及太空服等產業用品的物品的開閉工具。
圖1表示拉鏈的構成例。拉鏈10主要包括一對長條的布帶(tape)11、沿各布帶的一側緣拆裝的作為拉鏈的咬合部分的多個鏈齒12、及藉由使鏈齒12咬合及分離而控制拉鏈開閉的滑件13三個部分。進而，為了防止滑件13脫落，可設置上止擋組件14及打開組件15，在滑件13的表面可安裝拉片16。
在使用合成樹脂作為鏈齒的材料的情形時，將鏈齒安裝在拉鏈布帶(fastener tape)上可藉由向布帶(tape)上連續射出成形而進行。作為合成樹脂，先前一直使用聚甲醛(專利文獻1及專利文獻2)，近年來，就提高性能的觀點而言，亦提出有聚甲醛以外的材料。在專利文獻3中，在將包含布料與樹脂製零件的拉鏈 同浴染色的情況下，將以外觀成為同一色調的方式將布料與拉鏈染色作為課題，提出使用聚酯及聚醯胺的拉鏈零件。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2003-219903號公報
[專利文獻2]日本專利特開2001-192530號公報
[專利文獻3]日本專利第4517277號公報
作為拉鏈用的射出成形鏈齒所要求的特性，可列舉：保持具有實用性的高強度、拆裝後拉鏈布帶不起皺(設計性)、並且具有優異的成形性。關於該方面，聚甲醛雖然成形性優異，但存在難以高強度化的問題。又，由於與布帶的密接力弱，因此亦存在鏈齒滑動性降低的問題。
在專利文獻3中雖然記載可使用聚酯或聚醯胺作為鏈齒材料，但該文獻的發明主要著眼於同色染色性的提高，關於用以滿足所述全部特性的具體方法研究並不充分。尤其是完全未揭示將聚醯胺樹脂用於鏈齒的具體例。
因此，本發明的課題在於提供一種可滿足所述全部特性的拉鏈用的射出成形鏈齒。又，本發明另一課題在於提供一種具備該種射出成形鏈齒的拉鏈。
本發明者為了解決所述課題而努力反覆研究，發現有效的是調配具有特定的玻璃轉移點(Tg)的聚醯胺樹脂及強化纖維，然後製成具有特定範圍的熔體流動速率(melt flow rate，MFR)的聚醯胺樹脂組成物。又，亦發現藉由添加特定的脂肪酸鹽，可在不損及強度的情況下提高成形性。
本發明是基於所述見解而完成者，一方面是以含有玻璃轉移點為40℃~70℃的聚醯胺樹脂的聚醯胺樹脂組成物作為材料的拉鏈用的射出成形鏈齒，所述射出成形鏈齒中，該組成物的熔體流動速率為5g/10分鐘~40g/10分鐘，在聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份中含有40質量份~60質量份的強化纖維。
在本發明的射出成形鏈齒的一實施形態中，含有碳數為20以上且40以下的脂肪酸的金屬鹽。
在本發明的射出成形鏈齒的另一實施形態中，脂肪酸鹽為二十八酸鹽。
在本發明的射出成形鏈齒的進而另一實施形態中，脂肪酸鹽的含量相對於聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份為0.1質量份~2.0質量份。
在本發明的射出成形鏈齒的進而另一實施形態中，熔體流動速率為10g/10分鐘~20g/10分鐘。
在本發明的射出成形鏈齒的進而另一實施形態中，聚醯胺樹脂是選自由尼龍6及尼龍6,10所組成的群中的至少1種。
在本發明的射出成形鏈齒的進而另一實施形態中，強化 纖維是選自由玻璃纖維、碳纖維及芳綸纖維所組成的群中的1種以上。
本發明的另一方面是具備本發明的射出成形鏈齒的拉鏈鏈條(fastener chain)。
本發明的進而另一方面是具備本發明的射出成形鏈齒的拉鏈。
本發明的進而另一方面是具備本發明的拉鏈的物品。
根據本發明，可獲得高強度、且成形性優異、拉鏈布帶的褶皺得以抑制的拉鏈。
10‧‧‧拉鏈
11‧‧‧長條布帶
12‧‧‧鏈齒
13‧‧‧滑件
14‧‧‧上止擋組件
15‧‧‧打開組件
16‧‧‧拉片
圖1是表示拉鏈的一構成例的前視圖。
(1.聚醯胺樹脂)
本發明的拉鏈用的射出成形鏈齒以聚醯胺樹脂組成物作為材料。在本發明中可使用的聚醯胺樹脂是玻璃轉移點為40℃~70℃的聚醯胺樹脂。藉由玻璃轉移溫度為40℃以上，而易於表現出高強度，又，藉由玻璃轉移溫度為70℃以下，而可實現低溫下的射出成形，可防止於射出成形時拉鏈布帶因熱而收縮從而產生褶皺的情況。聚醯胺樹脂的玻璃轉移點較佳為50℃~60℃。
在本發明中，聚醯胺樹脂的玻璃轉移點的測定方法依據 JIS K7121。
聚醯胺樹脂可藉由二胺與二羧酸的共聚縮合、ω-胺基酸的聚縮合及內醯胺類的開環聚合等獲得。作為二胺，例如可列舉乙二胺、丙二胺、丁二胺、己二胺、2-甲基丙二胺、3-甲基丙二胺、辛二胺、癸二胺及十二烷二胺等直鏈狀或支鏈狀的脂肪族二胺，間苯二甲胺、對苯二甲胺、間苯二胺及對苯二胺等芳香族二胺，異佛爾酮二胺、2-胺基甲基哌啶、4-胺基甲基哌啶、4,4'-二胺基二伸環己基甲烷、4,4'-二胺基-3,3'-二甲基二伸環己基甲烷、1,3-二(4-哌啶基)-丙烷、1,2-二胺基環己烷、1,3-二胺基環己烷、1,4-二胺基環己烷、N-胺基丙基哌嗪、4,4'-二胺基二伸環己基丙烷、1,2-雙(胺基甲基)環己烷、1,3-雙(胺基甲基)環己烷及1,4-雙(胺基丙基)哌嗪等脂環族二胺。作為二羧酸，例如可列舉琥珀酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、十一烷二酸、二聚酸、氫化二聚酸等直鏈狀或支鏈狀的脂肪族二羧酸，鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二甲酸、2-氯對苯二甲酸、2-甲基對苯二甲酸、5-甲基間苯二甲酸、及間苯二甲酸-5-磺酸鈉及1,5-萘二甲酸等芳香族二羧酸，1,4-環己烷二羧酸、1,2-環己烷二羧酸、1,3-環己烷二羧酸、四氫鄰苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸酐、3-甲基-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐、4-甲基-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸酐、3-甲基-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸、4-甲基-1,2,3,6-四氫鄰苯二甲酸、3-甲基-六氫鄰苯二甲酸酐、4-甲基六氫鄰苯二甲酸酐、3-甲 基六氫鄰苯二甲酸、4-甲基六氫鄰苯二甲酸等具有非芳香族環式基的二羧酸。作為ω-胺基酸，例如可列舉6-胺基己酸、11-胺基十一烷酸、12-胺基十二烷酸、4-哌啶羧酸、3-哌啶羧酸、及2-哌啶羧酸等。作為內醯胺，可列舉ε-己內醯胺、十一烷內醯胺及十二內醯胺等。
作為聚醯胺的尤佳的具體例，可列舉聚己醯胺(尼龍6)、聚十二烷醯胺(尼龍12)、聚六亞甲基己二醯胺(尼龍66)、聚十一亞甲基己二醯胺(尼龍116)、聚六亞甲基癸二醯胺(尼龍610)、聚十亞甲基己二醯胺(尼龍106)、聚十亞甲基癸二醯胺(尼龍1010)、聚六亞甲基十二醯胺(尼龍612)、及聚十亞甲基十二醯胺(尼龍1012)。
該些可單獨使用，亦可混合使用2種以上。
進而，亦可使用由聚醯胺的重複單元的任意組合所獲得的共聚物。
(2.強化纖維)
藉由使聚醯胺樹脂組成物中含有強化纖維，可對射出成形鏈齒的強度進行強化。聚醯胺由於藉由利用矽烷偶合劑、鈦酸酯系偶合劑或鋁酸酯系偶合劑等進行表面處理，而可期待與聚酯相比，對強化纖維親和性提高，因此即便大量添加強化纖維，亦可在不損及強度的情況下實現高剛性化。具體而言，在聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份中，可將強化纖維的濃度設為40質量份以上，進而亦可設為50質量份以上。其中，若強化纖維的濃 度過高，則成形性惡化，強度亦降低，因此聚醯胺樹脂組成物中的強化纖維的濃度較佳為設為70質量份以下，更佳為設為65質量份以下。
作為本發明所使用的強化纖維並無限定，例如，除碳纖維、芳綸纖維等有機纖維以外，可使用玻璃纖維、針狀矽灰石、晶鬚(例：鈦酸鈣晶鬚、碳酸鈣晶鬚、硼酸鋁晶鬚)等無機纖維。就可保持一定程度以上的流動性，且可提高強度的方面而言，較佳為使用選自玻璃纖維、芳綸纖維及碳纖維中的任一種以上，更佳為玻璃纖維。該些可單獨使用，亦可組合使用2種以上。
在樹脂中混合前的平均纖維直徑較佳為3μm~20μm左右，更佳為5μm~12μm左右。在樹脂中混合前的平均纖維長度較佳為1mm~10mm左右，更佳為3mm~6mm左右。此處，纖維直徑是指求出強化纖維的剖面積，將該剖面積作為正圓而進行計算時的直徑。又，在樹脂中混合前的縱橫比=平均纖維直徑：平均纖維長度較佳為1：50~3：10000，更佳為1：300~1：1200。在樹脂中混合而成型後，強化纖維的平均纖維長度通常成為1/10~1/20，例如為0.1mm~1mm，典型而言為0.1mm~0.5mm。
聚醯胺樹脂組成物中的聚醯胺樹脂與強化纖維的合計含量典型而言為90質量%以上，更典型而言為95質量%以上。
(3.熔體流動速率)
在本發明中，對所使用的聚醯胺樹脂組成物的熔體流動速率(MFR)進行控制。MFR受到聚醯胺的分子量或強化纖維的含量 等影響而發生變化。若MFR過低，則流動性的惡化導致將滑件等拉鏈用成形零件射出成形時的填充率變差，產生良率降低或成形週期長期化等問題。另一方面，若MFR過高，則不僅強度降低，而且會產生如下問題：分子量分佈的擴大導致產生流動不均，外觀變差；或源自聚合物成分的吸水率的影響導致夏季環境的尺寸穩定性變差；等。較佳的MFR為5g/10分鐘~40g/10分鐘，更佳的MFR為8g/10分鐘~30g/10分鐘，進而更佳的MFR為10g/10分鐘~20g/10分鐘。在本發明中，MFR依據JIS K7210(A法)在280℃、測定荷重為2.16kg下進行測定。藉由使用MFR處於該範圍的樹脂組成物，能以高生產效率製造成形性及品質穩定性優異的拉鏈用成形零件。就所述的強化纖維的含量而言，為了獲得該範圍的MFR，需將本發明所使用的聚醯胺的分子量設定為相對而言較高。
(4.脂肪酸鹽)
為了獲得本發明所規定的MFR，需提高本發明所使用的聚醯胺樹脂的分子量，因此單獨使用聚醯胺樹脂存在變得高黏度且低流動性的傾向。高黏度且低流動性的特性會導致成形性的惡化。因此，考慮為了提高成形性而添加以提高流動性為目的的蠟，但發現若添加蠟，除產生強度降低以外，亦會產生使對布帶的密接性惡化的問題。因此，本發明者對用以在不降低強度的情況下提高成形性的添加劑進行研究，結果發現，在添加碳數為20以上且40以下的脂肪酸的金屬鹽的情況下，可在不損及強度的情況下提 高成形性。並且發現，在脂肪酸金屬鹽中，較佳為二十八酸金屬鹽。作為二十八酸金屬鹽的具體例，可列舉二十八酸鈣、二十八酸鈉、二十八酸鋅、二十八酸鋰、二十八酸鎂、二十八酸鋁。
脂肪酸鹽的含量較佳為相對於聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份為0.1質量份~2.0質量份。藉由設為0.1質量份以上，可顯著發揮成形性提高效果，同時藉由設為2.0質量份以下，可抑制由經年劣化導致的滲出、由黃變導致的色調變化。脂肪酸鹽的含量更佳為相對於聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份為0.3質量份~1.0質量份。
除此以外，亦可在聚醯胺樹脂組成物中以例如相對於聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份合計達到10.0質量份以下、典型而言達到5.0質量份以下、更典型而言達到2.0質量份以下的方式添加耐熱穩定劑、耐候劑、耐水解劑、抗氧化劑、其他顏料等常用的添加劑。在添加其他顏料的情況下，較理想為使所述的具有特定的莫氏硬度及折射率的顏料佔顏料整體的90質量%以上、較佳為95質量%、進而更佳為100質量%。
(5.拉鏈)
使用本發明的聚醯胺樹脂組成物，藉由射出成形而可製造拉鏈用的鏈齒。通常，使鏈齒在拉鏈布帶上連續射出成形，在拉鏈布帶的側緣製造拆裝鏈齒的鏈布齒條(fastener stringer)。
對使用本發明的樹脂組成物將鏈齒於布帶上射出成形而製造拉鏈鏈條(fastener chain)的方法的一例進行說明。首先，以 成分不存在偏差的方式將作為樹脂組成物的成分的聚醯胺、強化纖維、脂肪酸等充分混煉。混煉可使用單軸擠出機、雙軸擠出機、及揑合機(kneader)等。利用具有特定形狀的模具將混煉後的樹脂組成物在布帶上射出成形，獲得拉鏈鏈條。關於藉由使鏈齒列在布帶上的連續射出成形而製造拉鏈鏈條的技術本身已為眾所周知，無需特別說明，例如，在日本專利特開平2-36376號公報、日本專利特開昭59-91906號公報、日本專利特開昭59-101334號公報等中有所記載。布帶的材料並無特別限制，可使用聚酯、聚醯胺、聚烯烴、聚醚、壓克力及聚乙烯等化學纖維，棉及麻等纖維素系天然纖維，羊毛及絲等蛋白質系天然纖維，人造絲及銅銨等再生纖維素系半合成化學纖維等，由於強度、耐熱性、染色性、成本等，較佳為將聚酯纖維編織或編製而成的布帶。關於射出成形的條件並無特別限制，就不劣化而確保高生產性的觀點而言，氣缸溫度較佳為在比聚醯胺的熔點高10℃~60℃的溫度範圍內進行設定，例示而言在為聚醯胺6的情況時在235℃~285℃的溫度範圍內進行設定，在為聚醯胺610的情況時在235℃~285℃的溫度範圍內進行設定，在為聚醯胺66的情況時在275℃~325℃的範圍內進行設定，又，模具溫度設為比聚醯胺的玻璃轉移點高10℃以上的溫度，且為布帶不燃燒的溫度範圍。例示而言，較佳為在為聚醯胺6的情況時在60℃~100℃的範圍內進行設定，在為聚醯胺610的情況時在70℃~100℃的範圍內進行設定，在為聚醯胺66的情況時在80℃~100℃的範圍內進行設定。
藉由使左右一對的鏈布齒條咬合可製成拉鏈鏈條，進而組合滑件等零件亦可製成拉鏈。可將以上述方式所製造的拉鏈安裝於各種物品的開閉部。
本發明的射出成型鏈齒的表面在提高光澤感方面，較佳為十點平均粗度為表面的十點平均粗度為6μm以下，例如可設為0.1μm~6μm。十點平均粗度使用利用雷射顯微鏡的非接觸式表面粗度測定機進行測定。
可對射出成型鏈齒實施染色。染色方法並無特別限制，具有代表性者為浸染及印染。作為染料並無限定，較佳為含金染料、酸性染料、士林染料及分散染料，其中就染著性及穩固性較佳而言，可較佳地使用酸性染料。染色可與拉鏈的其他構成零件同時實施，亦可分別實施。
[實施例]
以下表示本發明的實施例，該些是為了更佳地理解本發明及其優點而提供，無意限定本發明。
準備以下作為聚醯胺樹脂。
．尼龍6(東麗(Toray)製造的商品名「Amilan CM1007」、玻璃轉移點=50℃)
．尼龍610(贏創(EVONIK)公司製造的商品名「Vestamid Terra HS16」、玻璃轉移點=60℃)
．尼龍66(日本旭化成(AKChem)公司製造的商品名「Leona 1300S」、玻璃轉移點80℃)
．尼龍6(尤尼吉可(Unitika)公司製造的商品名「A1012」、玻璃轉移點50℃)
各聚醯胺樹脂的玻璃轉移點的測定方法依據JIS K7121，使用Extar6000(精工(Seiko Instruments)製造)作為DSC(Differential Scanning Calorimeter，示差掃描熱量計)，在10℃/分鐘的升溫條件下進行測定。
準備以下作為強化纖維。
．耐熱玻璃纖維(日東紡績公司製造的商品名「CS3J-459」、纖維剖面形狀為φ11μm(正圓形狀)、成形前平均纖維長度為3.0mm、成形後平均纖維長度為0.1mm)
．扁平玻璃纖維(日東紡績公司製造的商品名「CSG3PL-810S」、纖維剖面形狀為14×7μm(橢圓形狀)、成形前平均纖維長度為3.0mm、成形後平均纖維長度為0.15mm)
準備以下作為添加劑。
．酚系抗氧化劑(艾迪科(ADEKA)公司製造的商品名「Adeka Stab AO-80」)
．磷系抗氧化劑(艾迪科(ADEKA)公司製造的商品名「Adeka Stab PEP36」)
．硬脂酸鋅(日東化成工業公司製造的商品名「Zn-St」、碳數：18)
．聚乙烯蠟(日本科萊恩(Clariant Japan)公司製造的商品名「Licowax PE520」、分子量：約2000)
．二十八酸鈣(日東化成工業公司製造的商品名「CS-8」、碳數：28)
．二十八酸鈉(日東化成工業公司製造的商品名「NS-8」、碳數：28)
以成為表1及表2所記載的各調配比例(質量基準)的方式，使用雙軸擠出機(東芝機械製造、TEM-18SS)對所述聚醯胺樹脂、玻璃纖維及添加劑進行混煉，然後將熔融樹脂以股線狀(strand shape)擠出，在冷卻水槽中使其固化後，利用造粒機將股線切割，藉此獲得實施例及比較例的聚醯胺樹脂組成物的顆粒。將其分別使用排列有由固定模具與活動模具構成的多個鏈齒模、可使鏈齒在布帶上連續射出成形的拉鏈鏈條製造裝置，將氣缸溫度設為聚醯胺的熔點+20℃，將模具溫度設為聚醯胺的玻璃轉移點+20℃，製造拉鏈鏈條。
對於所得的拉鏈鏈條，對鏈條(chain)平拉強度(JIS S3015：2007)、鏈齒滑動(ASTM-D-2061)、鏈齒拉拔(ASTM-D-2061)、滑動摩擦(JIS S3015：2007)、成形性進行評價。關於成形性，對鏈條進給性(chain feed)進行評價。鏈條進給性藉由施加在自拉鏈鏈條製造裝置取下製品時的輥上的伺服馬達轉矩進行判斷，在取下鏈條時的最大荷重小於10kg的情形時評價為○，在取下鏈條時的最大荷重為10kg以上且小於20kg的情形時評價為△，在取下鏈條時的最大荷重為20kg以上的情形時評價為×。將結果示於表1及表2中。
又，依據JIS K7210(A法)測定發明例及比較例的聚醯胺樹脂組成物在280℃下的熔體流動速率(MFR)。將結果示於表1及表2。
(考察)
關於實施例1~實施例7，在強度、布帶褶皺、及成形性等項目中任一項均具有優異的特性。尤其是添加有二十八酸鹽的實施例4及實施例5除成形性提高以外，強度亦得以上升。另一方面，關於比較例1，由於玻璃纖維的含量過高，MFR過低，因此成形性惡化，未能製造拉鏈鏈條。比較例2則相反，玻璃纖維的含量過低導致無法獲得充分的強度。關於比較例3，由於使用了玻璃轉移點高的聚醯胺，因此成形溫度變高，產生布帶褶皺。關於比較例4，MFR過高，無法獲得充分的強度。關於比較例5，由於所使用的聚醯胺本身的MFR高(換言之分子量低)，因此整體MFR亦變高，無法獲得充分的強度。

Claims (10)

  1. 一種射出成形鏈齒，其是以含有玻璃轉移點為40℃~70℃的聚醯胺樹脂的聚醯胺樹脂組成物作為材料的拉鏈用的射出成形鏈齒，所述組成物的熔體流動速率為5g/10分鐘~40g/10分鐘，且在聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份中含有40質量份~60質量份的強化纖維。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的射出成形鏈齒，其含有碳數為20以上且40以下的脂肪酸的金屬鹽。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的射出成形鏈齒，其中所述脂肪酸鹽為二十八酸鹽。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的射出成形鏈齒，其中所述脂肪酸鹽的含量相對於聚醯胺樹脂與強化纖維的合計100質量份為0.1質量份~2.0質量份。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的射出成形鏈齒，其中熔體流動速率為10g/10分鐘~20g/10分鐘。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的射出成形鏈齒，其中所述聚醯胺樹脂是選自由尼龍6及尼龍6,10所組成的群中的至少1種。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項中任一項所述的射出成形鏈齒，其中所述強化纖維是選自由玻璃纖維、碳纖維及芳綸纖維所組成的群中的1種以上。
  8. 一種拉鏈鏈條，其具備如申請專利範圍第1項至第7項中 任一項所述的射出成形鏈齒。
  9. 一種拉鏈，其具備如申請專利範圍第1項至第7項中任一項所述的射出成形鏈齒。
  10. 一種具備如申請專利範圍第9項所述的拉鏈的物品。
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