【課題を解決するための手段】
【0008】
詳細には、本発明は、以下の構成のポリアミド成形組成物を提供する:
(a)40〜90質量%のコポリアミドであって、
(a1)1,6-ヘキサンジアミン、及び、1,10-デカンジアミン、並びに、
(a2)テレフタル酸、並びに、8〜18個の炭素原子を有するジカルボン酸、ラウロラクタム、アミノラウリン酸、及び、それらの混合物の群から選択される少なくとも1種の他のポリアミド形成モノマー
から構成されるコポリアミド;
(b)10〜40質量%の高分子可塑剤(但し、これらはある程度、低分子量可塑剤で置換されてもよい);
(c)0〜20質量%の添加剤及び/又は添加物。
【0009】
この特定の選択により、第一に、例えば自動車分野での液体ラインの手段で、所定の機械的要求に適合でき(ここで、例えば、全ての実施例が、破砕することなくVW TL 52435低温衝撃試験をパスする)、そして、第二に、このタイプのラインの製造プロセスは、押出プロセスにおける困難性なしに、すなわち、製造プロセスの間に上述の不利益を生ずることなく、行われうることが分かった。特に、その結果、要求される比較的低い加工温度において、従来技術で押出機内に生じ、取り除くことが難しい、特にスクリュー上及び吐出ヘッド内の付着物を回避できる。更に、押出加工を、比較的広範な温度範囲内で行うことができ、発泡性というより寧ろ圧縮性であるパイプを与える。更に、押出加工の間に中断しても、押出機内、及び、パイプヘッド(押出ダイ)内の成形組成物を発泡させることがない。ひとたび押出が再開されても、圧縮性パイプの製造を再び開始できるようになる前の従来技術の材料の使用で適用されるパージを必要とせず、それに応じて押出加工を不経済なものとする大量の廃棄物も生じない。
【0010】
提案されるポリアミド成形組成物の第一の好ましい形態に従って、このポリアミド成形組成物は、(a1)中、1,6-ヘキサンジアミンの割合が10〜40 mol%であり、1,10-デカンジアミンの割合が60〜90 mol%であり、(a2)中、テレフタル酸の割合が60〜90 mol%であり、他のポリアミド形成モノマーの割合が10〜40 mol%であり、ここで好ましくは、(a1)中、1,6-ヘキサンジアミンの割合が15〜35 mol%であり、1,10-デカンジアミンの割合が65〜85 mol%であり、(a2)中、テレフタル酸の割合が65〜85 mol%であり、他のポリアミド形成モノマーの割合が15〜35 mol%であることを特徴とする。本明細書中で、他のポリアミド成形モノマーの割合が一定のmol%範囲内であることを記載する場合には、この記載は、ラウロラクタム及びアミノラウリン酸について言えば、その対応する範囲は、ジカルボン酸(テレフタル酸を含む)、ラウロラクタム及びアミノラウリン酸の合計量(全体)に基づくことを意味する。
【0011】
更に、より具体的な態様は、(a1)中、1,6-ヘキサンジアミンの割合が15〜30 mol%か、15〜25 mol%であり、1,10-デカンジアミンの割合が70〜85 mol%か、75〜85 mol%であり、(a2)中、テレフタル酸の割合が75〜85 mol%であり、他のポリアミド形成モノマーの割合が15〜25 mol%であり、ここで他のポリアミド形成モノマーが、好ましくは、8〜18個の炭素原子を有するジカルボン酸の形態から選択されることを特徴とする。
使用されるC8〜C18のジカルボン酸は、芳香族の、脂肪族の、脂環式のタイプでありうる。好ましいジカルボン酸の例は、イソフタル酸(IPA)、ナフタレンジカルボン酸(NDA)、スベリン酸(C8)、アゼライン酸(C9)、セバシン酸(C10)、ウンデカン二酸(C11)、ドデカン二酸(C12)、ブラシル酸(C13)、テトラデカン二酸(C14)、ペンタデカン二酸(C15)、ヘキサデカン二酸(C16)、ヘプタデカン二酸(C17)、オクタデカン二酸(C18)、シス-及び/又はトランス-シクロヘキサン-1,4-ジカルボン酸、シス-及び/又はトランス-シクロヘキサン-1,3-ジカルボン酸(CHDA)、及び、それらの混合物の群から選択される、芳香族、脂肪族又は脂環式のジカルボン酸であり、ここで、特に好ましくは、8〜18個の炭素原子を有するジカルボン酸が、イソフタル酸、セバシン酸(C10)、ウンデカン二酸(C11)及びドデカン二酸(C12)の群から選択され、この最後のものが特に好ましい。なぜなら、それが、機械的特性と加工特性の優れた組合せを示すからである。
【0012】
コポリアミド成分に関しては、好ましくは、(a)の割合が60〜85質量%の範囲で、好ましくは64〜80質量%の範囲である。
添加物成分に関しては、好ましくは、(c)の割合が好ましくは0.5〜5.0質量%の範囲で、特に、0.8〜3.0質量%の範囲である。
可塑剤成分に関しては、好ましくは、(b)の割合が15〜35質量%、好ましくは20〜35質量%、特に好ましくは22〜33質量%の範囲である。
可塑剤の含量に関しては、特に有利であるのは、
(b)の割合が、
(b1)10〜35質量%の割合、好ましくは20〜35質量%の割合、特に好ましくは20〜33質量%の割合の高分子可塑剤、及び、
(b2)5〜20質量%の割合、好ましくは5〜15質量%の割合、特に好ましくは7〜15質量%の割合の低分子量可塑剤で本質的に構成されることであると証明されている。
【0013】
他の好ましい態様において、可塑剤の含量に関しては、有利であるのは、
(b)の割合が、10〜40質量%の割合、好ましくは15〜35質量%の割合、特に好ましくは22〜33質量%の割合の高分子可塑剤のみを含むことであると証明されている。
導入部で既に説明したように、加工温度は、好ましい加工のために決定的に重要である。本発明に従った成形組成物は、比較的低い加工温度を表し、このことは、従来技術の材料を使用する場合に、引き起こされる製造問題をとりわけ回避することができる。特に、成分に応じて、ポリアミド成形組成物の融点が、275℃以下か270℃以下であり、好ましくは最大265℃であるように、様々な(a)〜(c)の割合が選択される。特に好ましくは、この融点は、240〜270℃の範囲であり、より好ましくは、250〜265℃の範囲である。更に、ポリアミド成形組成物のこのタイプは、優れた低吸水率を有し、一般的に、95℃で336時間の吸水率が、最大3.5%、好ましくは最大3%である。
【0014】
更に、本発明に従ったポリアミド成形組成物は、優れた引張破壊歪みを有する。従って、一般的に、詳細には、引張試験片で測定されたその引張破壊歪みが少なくとも5%である。
本発明に従ったポリアミド成形組成物は、引張特性に関して、特に好ましいことも証明されており、ポリアミド成形組成物を材料とする成形物の引張弾性係数は、一般的に400〜1600 MPaの範囲であり、好ましくは、500〜1500 MPaの範囲である。
一つの極めて特異的で、特に好ましい態様は、以下の要素の組成によって特徴付けられる:ポリアミド成形組成物は、
(a)64〜80質量%のコポリアミドであって、
(a1)15〜25 mol%の1,6-ヘキサンジアミン及び75〜85 mol%の1,10-デカンジアミン、
(a2)75〜85 mol%のテレフタル酸及び15〜25 mol%のドデカン二酸
から構成されるコポリアミド;
(b)15〜35質量%のg-MAHエチレン-プロピレンコポリマーをベースとする高分子可塑剤(適切な場合、特にN-アルキルベンゼン-スルホンアミドをベースとする低分子量可塑剤で最大半分置換されてもよい);
(c)0.8〜3.0質量%の添加剤
から構成される。
【0015】
本発明に従った成形組成物は、10〜40質量%の可塑剤を含み、ここで、好ましくは、高分子可塑剤が使用される。しかしながら、高分子及び低分子量の可塑剤の混合物を使用することもできる。
可塑剤成分に適用される一般的な規則は、一つの好ましい態様に従うと、高分子可塑剤が、ポリオレフィンホモポリマー又はポリオレフィンコポリマーであり、好ましくは、エチレン-α-オレフィンコポリマー、非共役ジエンを有するエチレン-C3-12-α-オレフィンをベースとするターポリマー、エチレン-アクリラートコポリマー、エチレン-ブチレンコポリマー、及びそれらの混合物の群から選択されるコポリマーであり、ここで、高分子可塑剤が、好ましくは無水物基を有する構成を有し、特に、無水マレイン酸グラフト(g-MAH)の形態であり、ここで、高分子可塑剤は、特に好ましくは、無水マレイン酸修飾エチレン-プロピレンコポリマーから選択される。
従って、他の好ましい態様に従うと、本発明における成形組成物は、成分(b)が、ポリオレフィンホモポリマー、又は、エチレン-α-オレフィンコポリマー、特に好ましくは、EPエラストマー及び/又はEPDM-エラストマー(夫々、エチレン-プロピレンゴム及びエチレン-プロピレン-ジエンゴム)を含むことを特徴とする。従って、材料は、例えば、20〜96質量%、好ましくは25〜85質量%のエチレンを有するエチレン-C3-12-α-オレフィンコポリマーをベースとするエラストマーとすることができ、ここで、特に好ましくは、C3-12-α-オレフィンは、プロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン及び1-ドデセンの群から選択されるオレフィンであり、成分Cは特に好ましくは、エチレン-プロピレンゴム及び/又はLLDPE及び/又はVLDPEである。
【0016】
別途、又は、付加的に(例えば混合物において)、(b)は、非共役ジエンを有するエチレン-C3-12-α-オレフィンをベースとするターポリマーを含むことができ、ここで、このターポリマーは、好ましくは、25〜85質量%のエチレン、及び、最大約10質量%までの非共役ジエンを含み、ここで、特に好ましくは、C3-12-α-オレフィンは、プロペン、1-ブテン、1-ペンテン、1-ヘキセン、1-オクテン、1-デセン及び1-ドデセンの群から選択されるオレフィンであり、ここで、非共役ジエンは、好ましくは、ビシクロ[2.2.1]ヘプタジエン、ヘキサジエン-1.4-ジシクロペンタジエン、及び、特に、5-エチリデンノルボルネンの群から選択される。
更に、成分(b)の構成要素としてエチレン-アクリラートコポリマーを使用することもできる。
成分(b)の構成要素の他の可能な形態は、エチレン-ブチレンコポリマー、及び、そのタイプの系を含む混合物(ブレンド)である。
【0017】
好ましくは、成分(b)は、無水物基を有する構成要素であり、ここで、これらはポリアミドに結合するのに十分なよい濃度で、不飽和ジカルボン酸無水物、不飽和ジカルボン酸又は不飽和モノアルキルジカルボキシラートを有する主鎖ポリマーの温度又はフリーラジカル反応によって導入され、ここで、この目的で使用される薬剤は、好ましくは、以下の群から選択されるものである:マレイン酸、マレイン酸無水物、モノブチル マレアート、フマル酸、アコニット酸、及び、イタコン酸無水物。好ましくは、0.1〜4.0質量%の不飽和無水物が成分(b)にグラフトされるか、不飽和ジカルボン酸無水物又はその前駆体は、他の不飽和モノマーと併用してグラフトすることによって適用される。グラフトの程度は、一般的に、好ましくは、0.1〜1.0%の範囲であり、特に好ましくは、0.3〜0.7%の範囲である。他に可能な成分(b)の構成要素は、混合物、例えば、エチレン-プロピレンコポリマー及びエチレン-ブチレンコポリマーを材料とし、ここで、そのマレイン酸-無水物グラフトの程度(MAHグラフトの程度)は、0.3〜0.7%の範囲である。
【0018】
成分に関して上記で引用された可能な系は、混合物でも使用されうる。
更に、成分(b)は、官能基、例えば、カルボン酸基、エステル基、エポキシ基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、イソシアナート基、シラノール基及びカルボキシラート基を有するか、2個以上の記載された官能基の組合せを含む構成要素とすることができる。これらの官能基を有するモノマーは、コポリマー化又はグラフトによるエラストマーのポリオレフィンに結合されうる。
更に、オレフィンポリマーをベースとする高分子可塑剤は、不飽和シラン化合物、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトシラン、メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラン又はプロペニルトリメトキシシランでグラフトすることによって修飾されても良い。
エラストマーのポリオレフィンは、好ましくは、直鎖状、分岐状、又は、コア-シェル構造を有する、ランダム、交互、又は、セグメント化されたコポリマーであり、ポリアミドの末端基と反応することができ、それ故に、ポリアミドと高分子可塑剤との間に十分な相溶性を与えうる官能基を含む。
従って、本発明における高分子可塑剤は、一般的にオレフィンのホモポリマー又はコポリマー、例えば、エチレン、プロピレン、1-ブテン、又はオレフィンのコポリマー及びコポリマー化されうるモノマー、例えば、ビニルアセタート、(メタ)アクリル酸、及びメチルヘキサジエンを含む。
【0019】
結晶オレフィンポリマーの例は、低密度、中密度、及び高密度のポリエチレンであり、他の例は、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ-4-メチルペンテン、エチレン-プロピレンブロックコポリマー、又は、エチレン-プロピレンランダムコポリマー、エチレン-メチルヘキサジエンコポリマー、プロピレン-メチルヘキサジエンコポリマー、エチレン-プロピレン-ブテンコポリマー、エチレン-プロピレン-ヘキセンコポリマー、エチレン-プロピレン-メチルヘキサジエンコポリマー、ポリ(エチレン-ビニルアセタート)(EVA)、ポリ(エチレン-エチルアクリラート)(EEA)、エチレン-オクテンコポリマー、エチレン-ブテンコポリマー、エチレン-ヘキセンコポリマー、エチレン-プロピレン-ジエンターポリマー、及び上記のポリマーの組合せである。
成分(b)の構成要素の範囲内で使用されうる商業的に使用可能な高分子可塑剤の例は、以下のとおりである:
TAFMER MC201:67%EPコポリマー(20 mol%プロピレン) + 33% EB コポリマー(15 mol% 1-ブテン)のg-MAH(-0.6%)ブレンド:三井化学、日本
TAFMER MH5010:g-MAH (-0.6%) エチレン-ブチレンコポリマー;三井
TAFMER MH7010:g-MAH (-0.7%) エチレン-ブチレンコポリマー;三井
TAFMER MH7020:g-MAH (-0.7%) EP コポリマー,三井
EXXELOR VA1801:g-MAH (-0.7%) EP コポリマー;エクソンモービル化学、米国
EXXELOR VA1803:g-MAH (0.5-0.9%) EP コポリマー,アモルファス、エクソン
EXXELOR VA1810:g-MAH (-0.5%) EP コポリマー,エクソン
EXXELOR MDEX 94-1 1:g-MAH (0.7%) EPDM,エクソン
FUSABOND MN493D:g-MAH (-0.5%) エチレン-オクテンコポリマー,デュポン、米国
FUSABOND A EB560D (g-MAH) エチレン-n-ブチルアクリラートコポリマー,デュポン
ELVALOY,デュポン
【0020】
好ましくは、ポリマー-結合カルボキシル基が、全体的に互いに結合するか、金属イオンを介してある程度結合しているイオノマーを提供する。
好ましくは、マレイン酸無水物でグラフト化することによって官能性になるスチレンとブタジエンのコポリマー、無水マレイン酸でグラフトすることによって製造される非極性又は極性オレフィンホモ-及びコポリマー、及び、カルボキシル酸-官能性コポリマー、例えば、ポリ(エテン-コ-(メト)アクリル酸)又はポリ(エテン-コ-1-オレフィン-コ-(メト)アクリル酸)を提供し、その中で酸性基は、金属イオンである程度中性化される。
好ましくは、本発明における高分子可塑剤(成分(b1))は、モノマーユニットとしてアクリラートもメタクリラートも含まない。
特に好ましくは、MAH-修飾 エチレン-プロピレン コポリマーが高分子可塑剤として使用される。
本発明の目的に関して、低分子量可塑剤は、適切な場合、付加的に高分子可塑剤と使用することもできる。その際、低分子量可塑剤の濃度は、成形組成物をベースとして5〜20質量%であり、好ましくは、5〜15質量%であり、特に好ましくは、7〜15質量%である。
【0021】
一つの好ましい態様において、低分子量可塑剤は、オクチル-p-ヒドロキシベンゾアート、ベンゼンスルホンアミド、N-アルキルベンゼンスルホンアミド(ここで、アルキル部分は合計1〜20個の炭素原子を有する)、好ましくは、N-ブチルベンゼンスルホンアミド、N-オクチルベンゼンスルホンアミド、N-シクロヘキシルベンゼンスルホンアミド、トルエンスルホンアミド、N-アルキルトルエンスルホンアミド(ここで、アルキル基は合計1〜20個の炭素原子を有する)、好ましくは、N-エチルトルエンスルホンアミド及びそれらの混合物の群から選択される。記載された系は個別に、又は、混合物で使用されうる。特に好ましくは、N-アルキルベンゼンスルホンアミド及びp-トルエンスルホンアミドの混合物である。
【0022】
添加成分(成分(c))に関しては、これは、好ましくは、添加剤又は添加物(例えば、別のポリマー)が夫々、以下の群から選択されることを特徴とする:結晶化促進剤、結晶化抑制剤、フロー助剤、潤滑剤、離型剤、顔料、染料、マーカー、安定剤、加工助剤、帯電防止剤、層状組織中のナノ粒子、伝導性添加剤、例えば、カーボンブラック、黒鉛粉末又はカーボンナノフィブリル、難燃剤、特に、ハロゲンフリーの難燃剤、特定例は、ホスフィン酸の塩をベースとしたもの、重合プロセスの残留物、例えば、触媒、塩、及びこれらの誘導体、及び、レギュレーター、例えば一塩基酸、及びモノアミン。
【0023】
本発明におけるコポリアミドは、ポリアミドに一般的に使用される重縮合プラントで、バッチ法又は前縮合(precondensate)及び後縮合(postcondensation)を含む連続法で、製造されうる。好ましくは、鎖レギュレーター(chain regulator)は、粘度を調整するために重縮合プロセスで使用される。好ましい鎖レギュレーターは、モノアミン又は一塩基酸、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、ラウリン酸、ステアリン酸、2-エチルヘキサン酸、シクロヘキサン酸、安息香酸、ブチルアミン、ペンチルアミン、ヘキシルアミン、2-エチルヘキシルアミン、n-オクチルアミン、n-ドデシルアミン、n-テトラデシルアミン、n-ヘキサデシルアミン、ステアリルアミン、シクロヘキシルアミン、3-(シクロヘキシルアミノ)プロピルアミン、メチルシクロヘキシルアミン、ジメチルシクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、2-フェニルエチルアミンなどである。
【0024】
濃度は、過剰量のジアミン又は二塩基酸を使用することでも調節されうる。
180〜230℃の溶解機温度で、塩溶液が均一で、かつ、透明であるために、20〜30%の水をモノマーに添加することが通常である。減圧及び液化の間の過剰な発泡を防ぐために、消泡剤を混合物に添加することが好ましい。好ましい消泡剤は、水性シリコンエマルジョン、ポリジメチルシロキサン担持固体担体、例えば、ゼオライト、無水物、高分子量ポリシロキサン又は有機性の水溶性溶媒中のシロキサンであり、これらの量は、0.01〜0.5質量%である。
モノマー混合物に添加される重縮合触媒は、好ましくは、0.005〜1.5質量%のリン化合物、例えば、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸、フェニルホスホン酸、フェニルホスフィン酸及び/又は、一価から三価のカチオン、例えば、Na、K、Mg、Ca、Zn又はAlを有するそれらの塩、及び/又は、それらのエステル、例えば、トリフェニルホスファート、トリフェニルホスファイト又はトリス(ノニルフェニル)ホスファイトである。好ましくは、次亜リン酸、及び、次亜リン酸水素ナトリウム一水和物を提供し、ここでリンの量は、コポリアミドをベースとして100〜500 ppmである。
ポリアミド成形組成物は、原理的には、顆粒又は粉末の形態をとるか、その他に半製品又は細長い顆粒の形態をとることができ、ここで、これらは、繊維-架橋材料とすることができ、特に、ガラス、カーボン、他のプラスチックなどでできた繊維を使用することができる。
【0025】
更に、本発明は、上述したようなポリアミド成形組成物から製造される成形体を提供する。成形体は、例えば、ハウジングのプロフィール又は構成要素とすることができ、又は、特に、自動車分野での液体又は気体(流体)を運ぶ部材でありうる。それらは、好ましくは、特に、自動車分野で液体を導かせる、例えば、好ましくは燃料、クーラント、ウレア溶液及び/又はオイルのための、液体容器又は液体ラインの形態の成形体である。成形体は特に好ましくは燃料ライン(ガソリンライン、ディーゼルライン)、冷却ライン、オイルライン、又はウレアラインである。パイプラインの場合には、これは好ましくは、少なくとも100%の引張破壊歪みを有する。これらの容器又はラインは、単層構造で構成することができ(従って、壁がポリアミド成形組成物から構成される単層のみから形成される)、又は、複数層構造で構成することができ、ここで、後者の場合には少なくとも1層が上述したポリアミド成形組成物から構成される。
言い換えると、本発明は、これらの成形体の製造のための特定のポリアミド成形組成物の使用法も提供する。
【0026】
本発明は、押出加工におけるこれらのポリアミド成形組成物の使用も提供する。詳細には、好ましくは、例えば、上述したように、成形体が押出加工で製造される、一般的にバレル温度が280〜320℃の範囲で、特に好ましくはパイプラインを与えることを特徴とする、成形体の製造方法を提供する。独立請求項は、別の態様を与える。