JPH07103307B2 - 高比重ポリアミド樹脂 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ポリアミド樹脂を主成分とし金属粉末が均一
に分散した、高比重ポリアミド樹脂に関する。

（従来の技術及び問題点） 近年ポリアミド樹脂をマトリックス材料として強化剤或
いは充填剤を配合した材料の使用が増加している。こう
した材料は現在一般に行なわれている射出成形法或いは
押出成形法を用いて形状を現出し、それぞれの用途に用
いられている。

こうした用途分野の一つに高比重の材料を要求されるは
ずみ車や慣性歯車がある。これらは何れも物体の有する
慣性力を利用して滑らかな回転を与えるものである。従
って慣性力を大きく保ちうる比重の大きな材料で形成さ
れたものの方が、小さくとも大きな慣性力を得ることが
できるため、小さな空間で使用するのに有利である。そ
のためには金属粉末の含有量を増加させることが必要で
ある。しかし金属粉末の含有量を増加すると、成形され
た製品の機械的な特性が低下するとともに、溶融混練物
の流れが悪くなるので成形不可能になるなどの欠点があ
る。さらに射出成形機等の摩耗量も多くなり、成形機の
寿命が短くなるのみならず、成形物中に不純物が混入し
品質を低下させるなどの欠点もある。

また、これらの材料はバランスがとれていることも必要
である。バランスを欠いたものでは慣性力が不均一とな
り、軸の振れ、回転ムラとなってあらわれる。すなわち
配合する金属粉末が均一に分散していることが必要であ
る。これらの欠点を解決すべく滑剤や可塑剤を混入する
など溶融粘度を低下させる方法がある。

一方強磁性粉末にシラン系カップリング剤などで表面を
処理し、樹脂とのぬれ性を改良することにより溶融粘度
を低下させる方法がある。後者は機械的強度をあまり変
化させず効果が大きいため一般に用いられている。しか
しバインダーにポリアミド樹脂を用いると、加熱温度が
高すぎたり時間が長かったり、または再生を繰り返して
いるうちに溶融粘度が高くなるという問題がある。

本発明者は、バインダーとして用いるポリアミド樹脂に
ついて鋭意研究の結果、末端カルボキシル基の濃度の低
い樹脂を使用することで上述の問題点が解決できること
を見い出し、本発明を完成するに至った。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明は、末端カルボキシル基濃度が70mg等量
/kg以下であるポリアミド樹脂に、シランカップリング
剤で表面処理された金属粉末を、全量に対して95〜65重
量％配合してなる高比重ポリアミド樹脂組成物である。

本発明に用いるポリアミド樹脂としてはナイロン６、1
1、12、６・６、６・10、６・12、およびそれらの共重
合物から選ばれた１種または２種以上のものである。

これらポリアミド樹脂の末端カルボキシル基濃度は70mg
当量/kg以下であることが必要であり、好ましくは50mg
当量/kg以下である。70mg当量/kgより高い加熱時に架橋
が起ってしまう。末端カルボキシル基濃度の下限につい
ては制限はなく末端にカルボキシル基が含まれていない
ものでも使用できる。

低末端カルボキシル基濃度のポリアミド樹脂は重合時に
ｍ−キシレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ヘキ
サメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミンステアリ
ルアミンなど分子内にアミノ基を有するものを添加する
という当業者にとって周知の方法によって製造できる。

ポリアミド樹脂に滑剤、可塑剤などを混入して溶融粘度
を低くすることも可能であり、安定剤等任意の第４成分
を用いてもよい。

本発明にかかる金属粉は、Fe、Zn、Sn、Pb、Cu及びその
合金、酸化物やケイ酸塩等の粉末が用いられるが、価格
の面から鉄粉が好ましい。また、ストロンチウムやバリ
ウム系のフェライト磁性粉や、サマリウムやネオジウム
系の希土類磁性粉を使用して、いわゆるプラスチックマ
グネットにも応用できる。

本発明に用いる金属粉はどのような手法で得られた金属
粉でも良い。金属粉の形状はいかなるものでもよいが角
張った金属粉よりも球形に近いものが望ましい。角張っ
た金属粉は材料の流動性を悪くさせるばかりでなく、樹
脂組成物あるいは成形品を得る時の装置を摩耗させやす
く、またそのために成形品に異物が混入する恐れがあ
る。

金属粉の粒度は粒径0.1〜300μのものが使用できるが、
望ましくは0.1〜50μの粒径を有するものが良い。粒径
が0.1μより小さいと取扱いに不便であり、300μより大
きいと成形を阻害することがある。

本発明のシランカップリング剤には、一般にポリアミド
樹脂との相溶性を良くするためアミノ基を有するものが
用いられる。たとえば、メチルトリアルコキシシラン、
γ−アミノプロピルトリアルコキシシラン、β−（アミ
ノエチル）−γ−アミノプロピルトリアルコキシシラ
ン、γ−ベンジルアミノプロピルトリアルコキシシラ
ン、ビニルトリクロロシラン、アリルジクロロシラン、
ビニルトリアルコキシシラン、ビニルトリス−（β−メ
トキシエトキシ）−シラン、ビニルトリアセトキシシラ
ンなどである。

シランカップリング剤の好ましい添加量は、金属粉末の
粒子径、表面積、表面活性度等によって変わるが、通常
の場合金属粉末に対し0.2〜２重量％である。0.2重量％
以下では表面処理が十分に行われず、２重量％以上では
金属粉末が凝集を生じ、均一に分散した成形物が得られ
ない。

また、金属粉末の含有量は全量に対して97〜50重量％、
好ましくは95〜65重量％である。

（発明の効果） 本発明の高比重ポリアミド樹脂は、次のような効果があ
る。

（１）金属粉間および金属粉と樹脂との間の摩擦抵抗が
減少し、金属粉が均一に分散することによってバランス
のとれた成形物が得られる。

（２）混練物を射出成形機を使用して成形する場合に、
金属粉とポリアミド樹脂との混練溶融物の流動性が高い
ために多量の金属粉を含有していても成形性が良い。

（３）成形機壁面と混練物との摩擦係数が小さくなり、
成形機の摩耗が非常に少なくなり、成形機の寿命が長く
なる。さらに、成形物中に摩耗物などの異物が混入する
ことが少なく、成形物の品質が向上する。

（４）金属粉末に強磁性粉末を用いた樹脂永久磁石にあ
っては、多量の強磁性粉末が含有されていても配向性が
よく、磁気特性の優れたものが得られる。

また本発明によって得られた成形物は150℃以上の高温
下に長時間放置しても形状などに変化を生じることがな
く優れた耐熱性を示した。

以上のことから本発明の高比重ポリアミド樹脂は、はず
み車や慣性歯車、樹脂磁石等に好適に用いられる。

（実施例） 次に本発明の実施例及び比較例をあげて説明する。

実施例１〜３ ポリアミド樹脂としてはダイセル・ヒュルス社のナイロ
ン12を、金属粉末としては鉄粉を選定した。鉄粉は
（株）神戸製鋼所のアトマイズ鉄粉を用い、鉄粉100重
量部に対しβ−（アミノエチル）−γ−アミノプロピル
トリメトキシシラン１重量部で、予め表面処理を施した
ものを準備しておきそれを用いた。

ナイロン12の分子量は相対粘度法によって算出し、13,0
00〜15,000のものを用いた。末端カルボキシル基（−CO
OH）の濃度の測定は、ポリアミド樹脂をベンジルアルコ
ールに溶解し、１％フェノールフタレン−メタノール液
を指示薬とし0.1N−KOHで滴定し算出した。

表面処理の施された鉄粉88重量％と表１に示した末端カ
ルボキシル基濃度の低いナイロン12、12重量％からなる
組成物を調製し、加圧ニーダーを用いて溶融混練した
後、３〜5mmの大きさに粉砕してペレットを得た。この
ペレットの流動性（MI値）を測定した。

またペレットを再び加圧ニーダーで溶融混練した後、３
〜5mmの大きさに粉砕しペレットを得た。これら一連の
操作を３回行った後得られたペレットのMI値を測定し
た。結果を表に示す。

実施例４ ポリアミド樹脂としてダイセル・ヒュルス社のナイロン
12の100重量部に対してステアリン酸カルシウム0.3重量
部を練り込んだものを使用するほかは、実施例１〜３に
準じて試験を行なった。その結果を表に示す。

実施例５ ポリアミド樹脂としてダイセル・ヒュルス社のナイロン
12の100重量部に対しＮ−ブチルスルホンアミド10重量
部を練り込んだものを使用するほかは、実施例１〜３に
準じて試験を行なった。その結果を表に示す。

比較例１ 表面処理の施されていない鉄粉を用いるほかは実施例に
準じた。結果を表に示す。

比較例2,3 末端カルボキシル濃度の高いナイロン12を用いるほか実
施例に準じた。結果を表に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】末端カルボキシル基濃度が70mg等量/kg以
   下であるポリアミド樹脂に、シランカップリング剤で表
   面処理された金属粉末を、全量に対して95〜65重量％配
   合してなる高比重ポリアミド樹脂組成物。