JP6911665B2 - 樹脂組成物、成形品および成形品の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、末端アミノ基と末端カルボキシル基との比率が、前者:後者=100:0〜50:50であるアミン末端ポリアミドを少なくとも含むポリアミドと変性ポリオレフィンとからなるブロー成形用ポリアミド組成物が開示されている。さらに、アミン末端ポリアミドがポリアミド11またはポリアミド12であること、変性ポリオレフィンが、エポキシ変性、酸無水物変性またはカルボン酸変性ポリオレフィンであることが記載されている。さらに、このようなポリアミド組成物が、IZOD衝撃強度に優れることも記載されている。
また、酸素バリア性に優れたポリアミド樹脂を用いても、耐衝撃性に劣ってしまうと問題である。
本発明は、かかる課題を解決することを目的とするものであって、酸素バリア性に優れ、かつ、耐衝撃性に優れた樹脂組成物、ならびに、前記樹脂組成物を用いた成形品および成形品の製造方法を提供することを目的とする。
<1>ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するポリアミド樹脂100重量部に対し、酸変性率が0.3〜5.0重量%の酸変性ポリオレフィンを3〜17重量部、および、下記一般式(1)で表される化合物を1〜15重量部含む、樹脂組成物;
一般式(1)
<2>前記キシリレンジアミンが、メタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミンの少なくとも一方を含む、<1>に記載の樹脂組成物。
<3>前記炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸が、セバシン酸およびアジピン酸の少なくとも一方を含む、<1>または<2>に記載の樹脂組成物。
<4>前記一般式(1)で表される化合物と、前記酸変性率が0.3〜5重量%の酸変性ポリオレフィンの重量比が3:10〜16:10である、<1>〜<3>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<5>前記酸変性ポリオレフィンが、マレイン酸変性ポリオレフィンおよび無水マレイン酸変性ポリオレフィンの少なくとも1種を含む、<1>〜<4>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<6>前記ポリアミド樹脂が、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂10〜90重量部に対し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂を90〜10重量部の割合で含む、<1>〜<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<7>芯材の被覆材料である、<1>〜<6>のいずれか1つに記載の樹脂組成物。
<8><1>〜<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物を成形してなる成形品。
<9>芯材と、前記芯材の被覆層を含み、前記被覆層が<1>〜<5>のいずれか1つに記載の樹脂組成物から形成される成形品。
<10>さらに、前記被覆層に接する、脂肪族ポリアミド樹脂を主成分とする第2の被覆層を有する、<9>に記載の成形品。
<11>前記脂肪族ポリアミド樹脂がポリアミド12である、<10>に記載の成形品。
<12>前記被覆層を構成するポリアミド樹脂がジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂10〜90重量部に対し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂を90〜10重量部の割合で含む、<10>または<11>に記載の成形品。
<13>前記芯材が、光導波路または連続中空体である、<9>〜<12>のいずれか1つに記載の成形品。
<14>芯材を、<1>〜<7>のいずれか1つに記載の樹脂組成物で被覆することを含む、成形品の製造方法。
一般式(1)
このような構成とすることにより、酸素バリア性に優れ、かつ、耐衝撃性に優れた樹脂組成物(成形品)が得られる。さらに、被覆性に優れた樹脂組成物が得られる。
すなわち、XD系ポリアミド樹脂は、酸素バリア性に優れることが知られている。しかしながら、耐衝撃性については必ずしも十分とは言えなかった。本発明では、XD系ポリアミド樹脂に、酸変性ポリオレフィンを配合し、さらに、上記一般式(1)で表される化合物を配合することにより、驚くべきことに、耐衝撃性を格段に向上させることに成功したものである。すなわち、ポリアミド樹脂の耐衝撃性を向上するために、酸変性ポリオレフィンを配合することはこれまでも行われていた。しかしながら、本発明者が検討したところ、XD系ポリアミド樹脂に、酸変性ポリオレフィンを配合しただけでは、十分な耐衝撃性を確保できない場合があることが分かった。そして、本発明では、酸変性ポリオレフィンの酸変性率を所定の範囲とし、かつ、一般式(1)で表される化合物を配合することにより、耐衝撃性を顕著に向上させることに成功したものである。特に、一般式(1)で表される化合物を配合することにより、耐衝撃性が顕著に向上することは極めて驚くべきことである。
さらに本発明では、被覆性の向上も達成可能である。このため、本発明の樹脂組成物は、被覆材料にも好ましく用いることができる。
以下、本発明の詳細について、説明する。
本発明で用いるポリアミド樹脂(XD系ポリアミド樹脂)は、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来する。
さらに被覆性の観点から、キシリレンジアミンが、30〜100モル%のメタキシリレンジアミンと0〜70モル%のパラキシリレンジアミンからなることが好ましく、60〜100モル%のメタキシリレンジアミンと0〜40モル%のパラキシリレンジアミンからなることがより好ましく、70〜100モル%のメタキシリレンジアミンと0〜30モル%のパラキシリレンジアミンからなることがさらに好ましい。
本発明で用いるキシリレンジアミンは、好ましくは90モル%以上、より好ましくは95モル%以上、さらに好ましくは98モル%以上がメタキシリレンジアミンである。このような構成とすることにより、被覆性がより効果的に向上する。
ジアミンとして、キシリレンジアミン以外のジアミンを用いる場合は、ジアミン由来の構成単位の30モル%以下であり、好ましくは1〜25モル%、特に好ましくは5〜20モル%の割合で用いる。
さらに、炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸として、アジピン酸を用いると、より酸素バリア性に優れた樹脂組成物が得られる。
さらに、炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸として、セバシン酸を用いると、より耐衝撃性に優れた樹脂組成物が得られる。
さらに、炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸として、アジピン酸とセバシン酸の両方を用いると、脂肪族ポリアミド樹脂との接着性が向上した樹脂組成物が得られる。このようなポリアミド樹脂(XD6/XD10)において、アジピン酸成分とセバシン酸成分のモル比は、10:90〜90:10であることが好ましく、30:70〜90:10であることがより好ましく、50:50〜80:20であることがさらに好ましい。
数平均分子量(Mn)=2,000,000/([COOH]+[NH2])
なお、本発明における融点とは、DSC(示差走査熱量測定)法により観測される昇温時の吸熱ピークのピークトップの温度である。具体的には、融点の測定は、島津製作所社(SHIMADZU CORPORATION)製「DSC−60」を用い、試料量は約1mgとし、雰囲気ガスとしては窒素を30mL/分で流し、昇温速度は10℃/分の条件で室温から予想される融点以上の温度まで加熱し溶融させたポリアミド樹脂を、ドライアイスで急冷し、10℃/分の速度で融点以上の温度まで再度昇温した際に観測される吸熱ピークのピークトップの温度を測定することによって行うことができる。
本発明の樹脂組成物が、XD系ポリアミド樹脂を2種以上含む場合のポリアミド樹脂の融点は、前記のDSC測定時に最も高温側で観測される吸熱ピークのピークトップの温度の値とする。
本発明の樹脂組成物は、XD系ポリアミド樹脂を、1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
本発明の樹脂組成物は、上記XD系ポリアミド樹脂以外のポリアミド樹脂を含んでいてもよい。このような他のポリアミド樹脂としては、ポリアミド4、ポリアミド6、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド46、ポリアミド66、ポリアミド610、ポリアミド612、ポリヘキサメチレンテレフタラミド(ポリアミド6T)、ポリヘキサメチレンイソフタラミド(ポリアミド6I)、ポリアミド66/6T、ポリアミド9T、ポリアミド9MT、ポリアミド6I/6T等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物における、他のポリアミド樹脂の含有量は、配合する場合、XD系ポリアミド樹脂100重量部に対し、1〜50重量部が好ましく、5〜40重量部がより好ましい。
また、本発明の樹脂組成物は、XD系ポリアミド樹脂以外の他のポリアミド樹脂を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、本発明の樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂の内、他のポリアミド樹脂の割合が、XD系ポリアミド樹脂の5重量%以下であることをいい、3重量%以下であることが好ましく、1重量%以下であることがさらに好ましい。
本発明の樹脂組成物は、酸変性率が0.3〜5.0重量%の酸変性ポリオレフィンを含む。
前記酸変性率の下限値は、0.4重量%以上が好ましく、0.5重量%以上がより好ましく、0.6重量%以上がさらに好ましく、0.8重量%以上が一層好ましく、0.9重量%以上がより一層好ましい。このような範囲とすることにより、耐衝撃性をより効果的に向上させることができる。一方、前記酸変性率の上限値としては、4.0重量%以下が好ましく、3.0重量%以下がより好ましく、2.5重量%以下がさらに好ましく、1.8重量%以下が一層好ましい。このような範囲とすることにより、本発明の樹脂組成物を被覆材料(成形品の被覆層)として用いたとき、溶融伸びが良好になり、被覆層の厚さをより均一にすることができる。
尚、本発明における酸誘導体による変性率は、後述する実施例に記載の方法で測定される。
酸誘導体としては、酸または酸無水物であることが好ましく、不飽和カルボン酸または不飽和カルボン酸の無水物であることが好ましく、不飽和カルボン酸の無水物であることがより好ましい。不飽和カルボン酸は、不飽和ジカルボン酸であることが好ましく、不飽和カルボン酸の無水物も、不飽和ジカルボン酸の無水物であることが好ましい。
酸誘導体としては、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物、エンディック酸、無水エンディック酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、1−ブテン−3,4−ジカルボン酸、1−ブテン−3,4−ジカルボン酸無水物がさらに好ましく、マレイン酸および無水マレイン酸が一層好ましく、無水マレイン酸がより一層好ましい。
上記共重合体を酸誘導体で変性する方法は、公知の技術で行うことができ、特に制限はないが、例えば、酸誘導体と上記共重合体の原料である単量体とを共重合する方法、酸誘導体を上記共重合体にグラフトさせる方法などを用いることができる。 尚、本発明における樹脂組成物では、XD系ポリアミド樹脂が酸変性ポリオレフィンと結合している場合もあろう。
炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、炭素数3〜10のα−オレフィンが好ましく、炭素数3〜8のα−オレフィンがより好ましく、炭素数3〜5のα−オレフィンがさらに好ましく、炭素数3または4のα−オレフィンが一層好ましい。炭素数3〜20のα−オレフィンの具体例としては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1−ドデセン、1−トリデセン、1−テトラデセン、1−ペンタデセン、1−ヘキサデセン、1−ヘプタデセン、1−オクタデセン、1−ノナデセン、1−エイコセン、3−メチル−1−ブテン、3−メチル−1−ペンテン、3−エチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、4,4−ジメチル−1−ヘキセン、 4,4−ジメチル−1−ペンテン、4−エチル−1−ヘキセン、3−エチル−1−ヘキセン、9−メチル−1−デセン、11−メチル−1−ドデセンおよび12−エチル−1−テトラデセンが例示され、プロピレンおよび1−ブテンが好ましい。
上記エチレン由来の構成単位と炭素数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位を含む共重合体は、炭素数3〜20のα−オレフィン由来の繰り返し単位を1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。上記共重合体は、ランダム重合体でも、ブロック重合体でもよい。 上記共重合体は、炭素数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位を全構成単位の6〜25モル%の割合で含むことが好ましく、より好ましくは8〜22モル%、さらに好ましくは10〜20モル%である。このような構成とすることにより、耐衝撃性がより効果的に向上する。
また、上記共重合体は、エチレン由来の構成単位を、全構成単位の94〜75モル%の割合で含むことが好ましく、より好ましくは92〜78モル%、さらに好ましくは、90〜80モル%である。
さらに、上記共重合体は、エチレン由来の構成単位および炭素数3〜20のα−オレフィン由来の構成単位以外の他の構成単位を含んでいてもよい。本発明で用いる酸変性ポリオレフィンが、他の構成単位を含む場合、上記共重合体の全構成単位の10モル%以下の範囲であることが好ましい。
上記共重合体の具体例としては、エチレン/プロピレン共重合体、エチレン/ブテン−1共重合体、エチレン/ヘキセン−1共重合体、エチレン/プロピレン/ジシクロペンタジエン共重合体、エチレン/プロピレン/5−エチリデン−2−ノルボルネン共重合体が例示される。
本発明の樹脂組成物は、酸変性ポリオレフィンを1種のみ含んでいてもよいし、2種以上含んでいてもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲となることが好ましい。
なお、本発明の樹脂組成物は、酸変性率が0.3〜5.0重量%の酸変性ポリオレフィン以外の他のポリオレフィンを含んでいてもよいが、実質的に他のポリオレフィンを含まない方が好ましい。実質的に含まないとは、本発明の樹脂組成物に含まれるポリオレフィンのうち、他のポリオレフィンの量が5重量%以下であることをいう。
本発明の樹脂組成物は、上記ポリアミド樹脂、他のポリアミド樹脂、および、酸変性率が0.3〜5.0重量%の酸変性ポリオレフィン以外のその他の熱可塑性樹脂を含んでいてもよい。具体的には、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリスチレン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリ乳酸系樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物における他の熱可塑性樹脂の割合は、配合する場合、樹脂成分の5〜20重量%の範囲内で配合することが好ましい。また、他の熱可塑性樹脂を実質的に含まない構成とすることもできる。実質的に含まないとは、本発明の樹脂組成物に含まれる樹脂成分のうち、他の熱可塑性樹脂の量が5重量%以下であることをいう。
本発明の樹脂組成物は、一般式(1)で表される化合物を含む。
一般式(1)
一般式(1)で表される化合物において、nは1または2が好ましく、1がさらに好ましい。
一般式(1)で表される化合物において、R2で表されるアルキル基の炭素数の下限値は、3以上であることが好ましく、5以上であることがより好ましく、6以上であることがさらに好ましく、7以上であることが一層好ましい。R2で表されるアルキル基の炭素数の上限値は、11以下であることが好ましく、10以下であることがより好ましく、9以下であることがさらに好ましい。R2としてのアルキル基は、直鎖または分岐アルキル基が好ましく、直鎖アルキル基がより好ましい。このような構成とすることにより、耐衝撃性がより向上する傾向にある。
また、本発明では、一般式(1)で表される化合物において、R2を構成する炭素数が、R1を構成する炭素数よりも、2以上大きいことが好ましく、2〜4大きいことがより好ましい。このような構成とすることにより、耐衝撃性がより向上する傾向にある。
一般式(1)で表される化合物は、1種のみであってもよいし、2種以上であってもよい。2種以上含む場合、合計量が上記範囲であることが好ましい。
さらに、本発明の目的・効果を損なわない範囲で、本発明の樹脂組成物には、充填剤、酸化防止剤、熱安定剤等の安定剤、耐加水分解性改良剤、耐候安定剤、艶消剤、紫外線吸収剤、核剤、可塑剤、分散剤、難燃剤、帯電防止剤、着色防止剤、ゲル化防止剤、着色剤、離型剤、滑剤等の添加剤等を加えることができる。これらの詳細は、特許第4894982号公報の段落0130〜0155の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
本発明の樹脂組成物は、ISO多目的試験片(厚み:4mm)に成形し、ISO 179 1eAに従って測定したシャルピー衝撃値が、前記樹脂組成物から、一般式(1)で表される化合物を除いた樹脂組成物をISO多目的試験片(厚み:4mm)に成形し、ISO 179 1eAに従って測定したシャルピー衝撃値よりも高いことが好ましく、1.5倍以上高いことがより好ましく、2.0倍以上高いことがさらに好ましく、3.0倍以上高いことが一層好ましい。前記倍率は高い方が好ましいが、4.0倍以下、さらには3.7倍以下であってもよい。ここでの、シャルピー衝撃値は、実施例に記載の方法に従って測定される。
本発明の樹脂組成物の好ましい実施形態として、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するポリアミド樹脂100重量部に対し、酸変性率が0.3〜5重量%の酸変性ポリオレフィンを6〜17重量部、および、一般式(1)で表される化合物を4〜15重量部含む、樹脂組成物が挙げられる。
本発明の樹脂組成物のより好ましい実施形態として、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するポリアミド樹脂100重量部に対し、酸変性率が0.6〜5重量%の酸変性ポリオレフィンを6〜17重量部、および、一般式(1)で表される化合物を4〜15重量部含む、樹脂組成物が挙げられる。
本発明の樹脂組成物の特に好ましい実施形態として、ジアミン由来の構成単位とジカルボン酸由来の構成単位から構成され、ジアミン由来の構成単位の70モル%以上がキシリレンジアミンに由来し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上が炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸に由来するポリアミド樹脂100重量部に対し、酸変性率が0.6〜5重量%の酸変性ポリオレフィンを6〜17重量部、および、一般式(1)で表される化合物を4〜15重量部含み、一般式(1)において、R1が炭素数3〜10のアルキル基であり、R2が炭素数5〜12のアルキル基である、樹脂組成物が挙げられる。
樹脂組成物の製造方法としては、任意の方法を採用することができる。例えば、ポリアミド樹脂と、酸変性ポリオレフィンと、一般式(1)で表される化合物と、必要に応じ配合される他の成分とをV型ブレンダー等の混合手段を用いて混合し、一括ブレンド品を調製した後、ベント付き押出機で溶融混練してペレット化する方法が挙げられる。あるいは、二段階練込法として、予め、充填剤以外の成分等を、十分混合後、ベント付き押出機で溶融混練してペレットを製造した後、そのペレットと充填剤を混合後、ベント付き押出機で溶融混練する方法が挙げられる。
上述のブレンドの実施形態においては、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂と、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂と、酸変性ポリオレフィンと、一般式(1)で表される化合物と、必要に応じ配合される他の成分とをV型ブレンダー等の混合手段を用いて混合し、一括ブレンドすることが例示される。また、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂と、酸変性ポリオレフィンと、一般式(1)で表される化合物と、必要に応じ配合される他の成分とを溶融混練して得たペレットと、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂と、酸変性ポリオレフィンと、一般式(1)で表される化合物と、必要に応じ配合される他の成分とを溶融混練して得たペレットをドライブレンドしてもよい。
押出機の混練ゾーンのスクリュー構成は、混練を促進するエレメントを上流側に、昇圧能力のあるエレメントを下流側に配置されることが好ましい。
本発明の成形品は、本発明の樹脂組成物を成形してなる。成形方法としては、従来公知の成形方法を採用できる。具体的には、射出成形、ブロー成形、押出成形、圧縮成形、真空成形、プレス成形、ダイレクトブロー成形、回転成形、サンドイッチ成形および二色成形等の成形方法を例示することができる。
本発明の成形品は、繊維、糸、ロープ、チューブ、ホース、フィルム、シート、各種成形材料、各種部品、完成品に広く用いられる。利用分野については特に定めるものではなく、自動車等輸送機部品、一般機械部品、精密機械部品、電子・電気機器部品、OA機器部品、建材・住宅設備関連部品、医療装置、レジャースポーツ用品、遊戯具、医療品、食品包装用フィルム等の日用品、防衛および航空宇宙製品等に広く用いられる。
本発明の樹脂組成物は特に、耐衝撃性に加え、被覆性にも優れることから、被覆材料として好ましく用いられる。本発明の樹脂組成物が被覆材料として用いられる場合の成形品としては、芯材と、芯材の被覆層を含み、被覆層が本発明の樹脂組成物から形成される成形品が例示される。
被覆の対象となる芯材としては、細くて、長尺状の材料であって、表面に本発明の樹脂組成物を被覆できるものであれば、特に定めるものではなく、公知のものを広く採用できる。例えば、金属線や、光ケーブルなどの光導波路、パイプおよびチューブなどの連続中空体などが例示される。本発明の芯材の形状の一例として、平均直径50μm〜1cm(好ましくは、平均直径50μm〜8mm)であって、50cm以上の長さのものが例示される。このような芯材は、連続中空体であってもよいことは言うまでもない。
被覆層の平均厚みとしては、100μm〜1mmが例示され、200μm〜800μmが好ましい。
また、本発明の樹脂組成物は、酸素バリア性にも優れることから、高温雰囲気下で利用され得る成形品の被覆層として適している。高温雰囲気下の例としては、例えば100℃以上、さらには120℃以上の温度をいい、上限は特に定めないが、例えば140℃以下である。本発明では、ポリメチルメタクリレート(PMMA)から構成される直径5mmの芯材に、本発明の樹脂組成物を平均厚みが500μmとなるように被覆し、前記高温雰囲気下240時間においても、YI値(イエローインデックス値)の変化が5を超えて変化しないことが好ましい。ここでの、YI値の測定は、後述する実施例に記載の方法に従う。
本発明の成形品が光導波路である場合、芯材は、光伝送等の機能を失わないものであればよく、PMMA(ポリメチルメタクリレート)、ガラスなどが例示される。
芯材の被覆に際し、芯材の表面に樹脂組成物を被覆してもよいし、芯材の表面にクラッド層等の任意の層を設けた後、前記クラッド層等の表面に本発明の樹脂組成物を被覆してもよい。本発明の好ましい実施形態として、芯材の表面にクラッド層を有し、前記クラッド層の表面に本発明の樹脂組成物から形成される層を有する光導波路が例示される。クラッド層としては、フッ素樹脂が例示される。クラッド層としてのフッ素樹脂の詳細は、特開2007−071929号公報の段落0041および0042の記載、ならびに、特開2003−084148号公報の段落0048の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
また、本発明の成形品の一実施形態として、芯材と、前記芯材の被覆層(第1の被覆層)を含み、第1の被覆層が本発明の樹脂組成物から形成され、さらに、第1の被覆層に接する、脂肪族ポリアミド樹脂(好ましくはポリアミド11およびポリアミド12の少なくとも1種、より好ましくはポリアミド12)を主成分とする第2の被覆層を有する成形品が例示される。第1の被覆層は、本発明の樹脂組成物から形成される。特に、樹脂組成物に含まれるポリアミド樹脂がジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂10〜90重量部に対し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂を90〜10重量部の割合で含むことが好ましい。
ここで、脂肪族ポリアミド樹脂を主成分とするとは、第2の被覆層に含まれる成分のうち、最も含有量が多い樹脂成分が脂肪族ポリアミド樹脂であることをいい、第2の被覆層に含まれる樹脂成分の80重量%以上が脂肪族ポリアミド樹脂であることが好ましい。
第2の被覆層は、第1の被覆層の外層であってもよいし、第1の被覆層の内層であってもよい。好ましくは、第2の被覆層は、第1の被覆層の外層であることが好ましい。このような外層を設けることにより、耐硫酸性に優れた成形品が得られる。また、第1の被覆層の外層として、第2の被覆層を設ける場合、第1の被覆層の内層としても、脂肪族ポリアミド樹脂を主成分とする被覆層を設けてもよい。
第2の被覆層には、脂肪族ポリアミド樹脂以外のポリアミド樹脂、変性ポリオレフィン、その他の熱可塑性樹脂、各種添加剤、ガラス繊維等の強化剤を配合してもよい。これらの詳細は、国際公開WO2015/022818号パンフレットの段落0018〜0025の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。また、第1の被覆層と第2の被覆層の層構成および成形方法については、国際公開WO2015/022818号パンフレットの段落0051〜0054の記載を参酌でき、これらの内容は本明細書に組み込まれる。
アジピン酸8.9kgに次亜リン酸ナトリウム一水和物0.3gおよび酢酸ナトリウム0.1gを加え、反応缶内で0.1MPaAにおいて170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、メタキシリレンジアミン(三菱ガス化学社製)8.3kgを2時間かけて徐々に滴下し、温度を250℃まで上昇させた。温度上昇後、1時間かけて圧力を0.08MPaAまで緩やかに低下させ、0.5時間保持した。反応終了後、内容物をストランド状に取り出し、ペレタイザーにてペレット化して、15kgのペレットを得た。得られたペレットを熱媒加熱の外套を有するタンブラー(回転式の真空槽)に仕込み、減圧状態(0.5〜10Torr)において200℃で1時間加熱を続けることで、得られたペレットの固相重合を行い、ポリアミド樹脂(MXD6)を得た。得られたMXD6の融点は237℃であった。
アジピン酸8.9kgに次亜リン酸ナトリウム一水和物0.3gおよび酢酸ナトリウム0.1gを加え、反応缶内で0.1MPaAにおいて170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、キシリレンジアミン(パラキシリレンジアミンとメタキシリレンジアミンのモル比が3:7の混合ジアミン、三菱ガス化学社製)8.3kgを2時間かけて徐々に滴下し、温度を270℃まで上昇させた。温度上昇後、1時間かけて圧力を0.08MPaAまで緩やかに低下させ、0.5時間保持した。反応終了後、内容物をストランド状に取り出し、ペレタイザーにてペレット化して、15kgのペレットを得た。得られたペレットを熱媒加熱の外套を有するタンブラー(回転式の真空槽)に仕込み、減圧状態(0.5〜10Torr)において200℃で1時間加熱を続けることで、得られたペレットの固相重合を行い、ポリアミド樹脂(MP6)を得た。得られたMP6の融点は融点254℃であった。
セバシン酸10.00kgに次亜リン酸ナトリウム一水和物7.7gおよび酢酸ナトリウム4.0gを加え、反応缶内で0.1MPaAにおいて170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、メタキシリレンジアミン6.69kgを2時間かけて徐々に滴下し、温度を250℃まで上昇させた。温度上昇後、1時間かけて圧力を0.08MPaAまで緩やかに低下させ、0.5時間保持した。反応終了後、内容物をストランド状に取り出し、ペレタイザーにてペレット化して、ポリアミド樹脂(MXD10)のペレット15kgを得た。得られたMXD10の融点は190℃であった。
セバシン酸10.00kgに次亜リン酸ナトリウム一水和物7.7gおよび酢酸ナトリウム4.0gを加え、反応缶内で0.1MPaAにおいて170℃にて加熱し溶融した後、内容物を撹拌しながら、キシリレンジアミン(パラキシリレンジアミンとメタキシリレンジアミンのモル比が3:7の混合ジアミン、三菱ガス化学社製)6.68kgを2時間かけて徐々に滴下し、温度を250℃まで上昇させた。温度上昇後、1時間かけて圧力を0.08MPaAまで緩やかに低下させ、0.5時間保持した。反応終了後、内容物をストランド状に取り出し、ペレタイザーにてペレット化して、ポリアミド樹脂(MP10)のペレット15kgを得た。得られたMP10の融点は215℃であった。
PA12:ポリアミド12、ダイセル・エボニック社製、品番:X7393
タフマーMH5020:無水マレイン酸変性率1.0重量%、三菱化学社製、α−オレフィンの炭素数4
タフマーMH5010:無水マレイン酸変性率0.5重量%、三菱化学社製、α−オレフィンの炭素数4
タフマーMH5040:無水マレイン酸変性率2.0重量%、三菱化学社製、α−オレフィンの炭素数4
タフマーDF610:酸無変性ポリオレフィン、三菱化学社製、α−オレフィンの炭素数4
ZeMacE60:無水マレイン酸変性率50重量%、Vertellus社製、α−オレフィンの炭素数0
試料(酸変性ポリオレフィン)0.15gに30mLのキシレンを加えて100℃で加熱し、試料を溶解させた。試料溶解後、エタノール2mLと指示薬(フェノールフタレイン液)を加え、滴定液として0.1規定の水酸化カリウムのメタノール溶液を用いて中和滴定を行った。試料を加えず同様に滴定したものをブランクとし、下記式より酸誘導体による変性率を算出した。
酸誘導体による変性率(重量%)=(A−B)×f×100/C/2/1000000×D×100
(A:滴定量(mL)、B:ブランク滴定量(mL)、f:滴定液のファクター、C:試料量(g)、D:酸誘導体ユニットの分子量)。
上記で用いた滴定液のファクターfは1.005である。
HD−PB:p−ヒドロキシ安息香酸ヘキシルデシル、花王株式会社製、エキセパール HD−PB
EH−PB:p−ヒドロキシ安息香酸エチルヘキシル、東京化成工業株式会社より入手
EH−OB:o−ヒドロキシ安息香酸エチルヘキシル、東京化成工業株式会社より入手
表1に示すポリアミド樹脂、酸変性ポリオレフィンおよび一般式(1)で表される化合物を表1に示す量(重量部)となるように秤量し、タンブラーにてブレンドし、二軸押出機(東芝機械社製、TEM37BS)の根元から投入し、溶融して押し出し、ストランドをネットベルトで空冷した後にペレタイジングし、ポリアミド樹脂組成物ペレットを作製した。押出機の押出温度は、ポリアミド樹脂の融点+20℃に設定した。
直径5mmのPMMAから形成された芯材に対し、1台の押出機とクロスヘッドを備えた樹脂被覆装置にてPMMA芯材に対し、上記で得られたポリアミド樹脂組成物ペレットの溶融物を用いて被覆した。押出機の温度はポリアミド樹脂の融点+20℃に設定した。被覆層の平均厚みは500μm、得られた被覆体の平均直径6mm、長さは1mであった。
上記で得られた被覆体の両末端をスウェージロックにて封止し、130℃に設定したオーブンに240時間静置した。試験後に被覆層を除去して芯材のみを取出し、試験後の芯材を5mm長さのペレット形状に切削し、JIS K 7373に準拠してYI値を測定した。試験前後のYI値の差(ΔYI)が5以下のものを○、5を超えたものを×とした。酸素バリア性が高いものほど、芯材まで酸素が透過せず、低いYI値を維持できる。
YI値の測定には、色差測定装置(日本電色工業(株)製、「Z−Σ80 Color Measuring System」)を使用した。
上記で得られたポリアミド樹脂組成物ペレットを、射出成形機(住友重機械工業(株)製、型式「SE130DU−HP」)を用いて、シリンダー温度をポリアミド樹脂の融点+20℃とし、金型温度130℃、成形サイクル55秒の条件で射出成形し、ISO多目的試験片(厚み:4mm)を成形した。得られたISO多目的試験片についてISO 179 1eAに準拠してシャルピー衝撃値を測定した。
上記で得られた被覆体(長さ1m)から、長さ10cmのサンプルを切り出した。長さ10cmのサンプルについて、被覆層の厚みを芯材の断面における周方向にデジタルマイクロスコープ、Anmo Electronics社製を用いて測定した。以下の通り評価した。
○:被覆層の厚みが400μm以下となる箇所が認められなかった。
×:被覆層の厚みが400μm以下となる箇所が認められた。
実施例1において、表1〜表3に示すように、ポリアミド樹脂、酸変性ポリオレフィン、一般式(1)で表される化合物の配合量および種類を変更し、他は同様に行った。
尚、耐衝撃性評価について、破壊しなかった場合は、NBと示した。
比較例5では、増粘が顕著であり、押出成形できなかった。
ポリアミド樹脂として、PA12を用いた他は、実施例1と同様に行って評価した。
表4に示す重量比率となるように、各実施例で得られたポリアミド樹脂組成物ペレットをドライブレンドした。実施例1と同様に成形し、酸素バリア性、シャルピー衝撃値および被覆性を評価した。また、以下の方法で、ポリアミド12(PA12)との接着性を評価した。実施例2についても、PA12との接着性を評価し、実施例13〜15と共に、表4に示した。
ポリアミド樹脂組成物ペレットを射出成形機(住友重機械工業(株)製、型式「SE130DU−HP」)を用いて、シリンダー温度をポリアミド樹脂の融点+20℃とし、金型温度130℃、成形サイクル120秒の条件で射出成形し、幅55mm、長さ110mm、厚み3mmの試験片(後述する図1において、1と示す)を成形した。同様に、ポリアミド12ペレット(製造元:アルケマ社、品番:AZM30 T6LD)についても、シリンダー温度を(240)℃とし、金型温度(80)℃、成形サイクル(120)秒の条件で射出成形し、幅55mm、長さ110mm、厚み3mmの試験片(後述する図1において、2と示す)を成形した。
得られた2枚の試験片を、図1(a)に示すように長さ方向(長手方向)が接するように並列に並べ、振動溶着試験機(VWMAC−103、BRANSON社製)を用い、240Hzの振動数にて、振動幅1.5mm、1MPaの圧力を加えながら2秒間振動溶着を行い、厚み3mmの溶着試験片を得た。図1中、矢印3が振動方向を示している。また、矢印4が振動溶着の溶着圧力方向を示している。
得られた溶着試験片から図1(b)に示すように幅20mmのものを切り出し、接合面を中心とし、支点間距離64mmの3点曲げ試験を行い、接合面に破断が生じた際の荷重からポリアミド12との接着性を評価した。具体的には、接合面に破断が生じた際の荷重が50N未満のものを×、50Nを超えるものを○とした。
これに対し、ポリアミド樹脂としてPA12を用いた場合(比較例1)、耐衝撃性には優れるが、酸素バリア性が劣っていた。
また、一般式(1)で表される化合物を配合しない場合(比較例2)、酸素バリア性は優れていたが、耐衝撃性が格段に劣っていた。比較例2は、耐衝撃改良剤として知られている酸変性ポリオレフィンを、実施例2、3等と同じ割合で、配合しているにも関わらず、耐衝撃性が格段に劣っていた。よって、本発明の効果が予想外の効果であることが分かる。
一方、一般式(1)で表される化合物の配合量が多すぎる場合(比較例3)、耐衝撃性には優れているが、酸素バリア性が劣ってしまった。
また、酸変性していないポリオレフィンを用いた場合(比較例4)、酸素バリア性には優れているが、耐衝撃性が劣ってしまった。さらに、被覆性も劣っていた。
さらに、酸変性率が高いポリオレフィンを用いた場合(比較例5)、増粘が顕著であり、押出成形ができなかった。
また、酸変性ポリオレフィンを配合しない場合(比較例6)、酸素バリア性には優れているが、耐衝撃性が劣ってしまった。
さらにまた、酸変性ポリオレフィンの配合量が多すぎる場合(比較例7)、耐衝撃性には優れているが、酸素バリア性が劣ってしまった。さらに、被覆性も劣っていた。
さらに、本発明の樹脂組成物は、被覆性にも優れたものである。従来から、ポリアミド11(PA11)やポリアミド12(PA12)は、耐衝撃性および被覆性に優れるという特徴から、光導波路等の被覆材料として用いられていた。しかしながら、光導波路が高温雰囲気下で使用される場合、その酸素バリア性が不十分となることがあった。本発明の樹脂組成物は、酸素バリア性および耐衝撃性に優れ、かつ、被覆性にも優れていることから、高温雰囲気下で使用される被覆材料としても好ましく用いられる。
2 ポリアミド12ペレットから成形された試験片
3 振動溶着試験機の振動方向を示す矢印
4 振動溶着の溶着圧力方向を示す矢印
Claims (14)
- 前記キシリレンジアミンが、メタキシリレンジアミンおよびパラキシリレンジアミンの少なくとも一方を含む、請求項1に記載の樹脂組成物。
- 前記炭素数4〜20のα,ω−直鎖脂肪族ジカルボン酸が、セバシン酸およびアジピン酸の少なくとも一方を含む、請求項1または2に記載の樹脂組成物。
- 前記一般式(1)で表される化合物と、前記酸変性率が0.3〜5重量%の酸変性ポリオレフィンの重量比が3:10〜16:10である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記酸変性ポリオレフィンが、マレイン酸変性ポリオレフィンおよび無水マレイン酸変性ポリオレフィンの少なくとも1種を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 前記ポリアミド樹脂が、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂10〜90重量部に対し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂を90〜10重量部の割合で含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 芯材の被覆材料である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の樹脂組成物。
- 請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物を成形してなる成形品。
- 芯材と、前記芯材の被覆層を含み、前記被覆層が請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂組成物から形成される成形品。
- さらに、前記被覆層に接する、脂肪族ポリアミド樹脂を主成分とする第2の被覆層を有する、請求項9に記載の成形品。
- 前記脂肪族ポリアミド樹脂がポリアミド12である、請求項10に記載の成形品。
- 前記被覆層を構成するポリアミド樹脂がジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がアジピン酸に由来するポリアミド樹脂10〜90重量部に対し、ジカルボン酸由来の構成単位の70モル%以上がセバシン酸に由来するポリアミド樹脂を90〜10重量部の割合で含む、請求項10または11に記載の成形品。
- 前記芯材が、光導波路または連続中空体である、請求項9〜12のいずれか1項に記載の成形品。
- 芯材を、請求項1〜7のいずれか1項に記載の樹脂組成物で被覆することを含む、成形品の製造方法。
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