(57)【要約】  少なくとも１種のポリアミドと、シランカップリング剤またはチタネートカップリング剤のうちの少なくとも一方で処理された、少なくとも１０，０００ＰＳＩの圧潰強度を有するガラスバブルと、を含む、充填材入り熱可塑性樹脂複合材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種のポリアミドと、シランカップリング剤またはチタネートカップリング剤のうちの少なくとも一方で処理された、少なくとも１０，０００ＰＳＩの圧潰強度を有するガラスバブルと、を含む、充填材入り熱可塑性樹脂複合材。
【請求項２】
前記ポリアミドが、ナイロンと、ナイロンのブレンドとからなる群から選択される、請求項１に記載の複合材。
【請求項３】
前記シランカップリング剤が、アミノシランである、請求項２に記載の複合材。
【請求項４】
前記シランカップリング剤が、アミノプロピルトリエトキシシランと、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランとから選択される、請求項３に記載の複合材。
【請求項５】
前記ガラスバブルが、少なくとも１８，０００ＰＳＩの圧潰強度を示す、請求項１に記載の複合材。
【請求項６】
請求項１に記載の複合材を含む物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００３年１２月３０日出願の米国仮出願第６０／５３３，３２０号の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、充填材入り樹脂複合材に関する。
【背景技術】
【０００３】
充填材を樹脂組成物に導入して、得られる組成物（「複合材」または「充填材入り複合材」と呼ばれることが多い）の密度を低下させるなど、その物理的特性を調整したり、または、より廉価な材料を用いることで比較的高価な樹脂の割合を低下させることによってコストを削減したりすることは周知である。公知の充填材の例には、二酸化チタン、ガラスなどの固体粒子がある。また、中空ガラスバブルなどの中空粒子を用いることも知られている。ガラスバブルを用いて最終複合材の密度をうまく低下させることもしばしばあるが、多くの場合、ガラスバブルは複合材の操作中に圧潰され、それによって、所望の密度低下が妨げられる。また、ガラスバブルを含む樹脂複合材は、引張強度などの所望の物理的特性の望ましくない低下を示すことが多かった。非補強性充填材をポリマーに添加すると、そのポリマー組成物の機械的強度（引張強度、衝撃強度など）の低下をもたらすであろうことは周知である。非補強性充填材は、アスペクト比（長さ対直径）が２未満である粒子として定義可能である。機械的強度の低下の原因は、主に充填材がポリマー鎖の破壊を引き起こすためであり、ポリマーと充填材との間の不十分な結合（結合強度がポリマー鎖自体の引張強度より低いと考えられる）のためでもあると考えられる。
【０００４】
充填材入り樹脂複合材の説明的な例が、米国特許第３，７６９，１２６号明細書（コレック（Ｋｏｌｅｋ））、同第４，２４３，５７５号明細書（マイヤーズ（Ｍｙｅｒｓ）ら）、同第４，９２３，５２０号明細書（安西（Ａｎｚａｉ）ら）および同第５，６９５，８５１明細書（渡辺（Ｗａｔａｎａｂｅ）ら）、ならびに欧州特許出願第１，１４２，６８５号明細書（アケソン（Ａｋｅｓｓｏｎ））に開示されている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、充填材入り樹脂複合材を提供する。本発明の複合材は、引張強度と軽量との驚くべき組み合わせを提供する。本発明の複合材によって提供される改良された特性により、別の場合には不可能である製品用途に充填材入り樹脂複合材を用いることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
簡単に述べると、典型的な実施形態では、本発明の複合材は、ナイロン、たとえばナイロン−６，６（たとえばデュポン（Ｄｕｐｏｎｔ）製のザイテル（Ｚｙｔｅｌ）１０１Ｌ）およびナイロンのブレンド（たとえば、ゼネラル・エレクトリック（ＧＥ）から入手可能な、ノリル（ＮＯＲＹＬ）ＧＴＸというナイロンとポリフェニレンエーテルとのブレンド）などのポリアミドと、ガラスバブルと、を含む。本発明によれば、該ガラスバブルは、該複合材に導入する前に、アミノプロピルトリエトキシシラン（「ＡＰＳ」）で処理されている。
【０００７】
ガラスバブルは、多数回の押出し操作に耐えるように、少なくとも１０，０００ＰＳＩの圧潰強度を示す必要がある。いくつかの実施形態では、ガラスバブルは、押出し操作だけでなく射出成形に耐えるように、少なくとも１８，０００ＰＳＩの圧潰強度を示すことが好ましいであろう。ガラスバブルの強度は典型的には、ＡＳＴＭ  Ｄ３１０２−７２；「中空ガラス微小球の静水圧破壊強度（Ｈｙｄｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｃｏｌｌａｐｓｅ  Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｏｆ  Ｈｏｌｌｏｗ  Ｇｌａｓｓ  Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ）」を用いて測定される。
【０００８】
本発明は、標準のナイロン−６，６、すなわち無充填のナイロン−６，６の引張特性を必要とする軽量部品を作製するのに使用可能である、充填材入りナイロン−６，６複合材を提供する。さらに、充填材入りナイロン−６，６から製造された成形品には、（ポリマーの変位に起因する）成形後の収縮の低減と、標準のナイロン−６，６に優るその他の利点とがもたらされるであろう。
【０００９】
優れた引張特性を備えた軽量部品の実用に関するいくつかの例としては、使用者の疲労の軽減および／またはパフォーマンス向上のためのスポーツ用品、燃料の節約、加速度の向上あるいは最高速度の向上、および燃料排出物の低減のための、輸送機関（自動車、航空機など）用部品が挙げられるであろう。
【００１０】
一般には、（耐負荷性の）「構造用」の用途向けに製造される部品は、非補強性充填材入りのナイロン−６，６に適した候補ではない。今や、本発明の結果として、軽量の構造用部品が充填材入りのナイロン−６，６を用いて製造可能である。
【００１１】
本発明は、樹脂複合材に用いるための市販のガラスバブル充填材とともに用いてもよい。このガラスバブルは、ソーダ石灰ホウケイ酸ガラスであるスコッチライト（Ｓｃｏｔｃｈｌｉｔｅ）（登録商標）グラスバブルズ（Ｇｌａｓｓ  Ｂｕｂｂｌｅｓ）Ｓ６０ＨＳなどの高強度種のガラスバブルであることが好ましい。これらのガラスバブルは、１８，０００ｐｓｉの静水圧圧潰強度、０．６０ｇ／ｃｃの密度、および約３０ミクロンの平均直径を示す。
【実施例】
【００１２】
試験方法
引張弾性率
引張弾性率を、ＡＳＴＭ試験法Ｄ−６３８に準拠して測定し、Ｍｐａの単位で報告する。
【００１３】
極限引張弾性率
極限引張弾性率を、ＡＳＴＭ試験法Ｄ−６３８に準拠して測定し、Ｍｐａの単位で報告する。
【００１４】
曲げ弾性率
曲げ弾性率を、ＡＳＴＭ試験法Ｄ−７９０に準拠して測定し、Ｍｐａの単位で報告する。
【００１５】
極限曲げ強度
極限曲げ強度を、ＡＳＴＭ試験法Ｄ−７９０に準拠して測定し、Ｍｐａの単位で報告する。
【００１６】
破断点伸び
破断点伸びを、ＡＳＴＭ試験法Ｄ−６３８に準拠して測定し、％として報告する。
【００１７】
密度
ジョージア州ノークロスのマイクロメリティクス（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ，Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，Ｇｅｏｒｇｉａ）から「アキュピック１３３０ピクノメータ（ＡＣＣＵＰＹＣ  １３３０  ＰＹＣＮＯＭＥＴＥＲ）」という商品名で得られる全自動気体置換型ピクノメータを用いて、ＡＳＴＭ  Ｄ−２８４０−６９、「中空微小球の平均真粒子密度（Ａｖｅｒａｇｅ  Ｔｒｕｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｈｏｌｌｏｗ  Ｍｉｃｒｏｓｐｈｅｒｅｓ）」に準拠して、射出成形された複合材料の密度を測定した。
【００１８】
ガラスバブルのシラン処理
ロス・ミキサー（Ｒｏｓｓ  Ｍｉｘｅｒ）（ニューヨーク州ハーパーグのチャールス・ロス＆サン・カンパニー（Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｒｏｓｓ  ＆  Ｓｏｎ  Ｃｏｍｐａｎｙ  Ｈａｕｐｐａｕｇｅ，ＮＹ）から入手可能）に、Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（１５００ｇ；０．５ｗｔ％；ニューヨーク州アルバニーのＯｓｉスペシャルティ（Ｏｓｉ  Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ，Ａｌｂａｎｙ，ＮＹ）から「Ａ１１２０」という商品名で入手可能）の溶液を投入した。ガラスバブル（ミネソタ州セント・ポールの３Ｍカンパニー（３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）から「Ｓ６０ＨＳ」という商品名で入手可能）を、中程度の混合速度でゆっくりと添加し、その混合物を１５分間混合させた。得られたペーストをアルミニウム皿に注ぎ入れ、８０℃で、強制空気炉中で一晩乾燥させた。乾燥されたガラスバブルを、１８０ミクロンの篩に通して篩分けし、全ての塊状物を取り除いた。
【００１９】
ナイロン複合材の配合および成形
ガラスバブル用のサイドフィーダと、付属のペレタイザとが装着された二軸押出機（ベルストルフ・ウルトラ・グライド（Ｂｅｒｓｔｏｒｆｆ  Ｕｌｔｒａ  Ｇｌｉｄｅ）；スクリュー直径２５ｍｍ；長さ対直径の比は３６：１であった；スクリュー回転数は２００〜２５０ｒｐｍの範囲であった；温度設定値は２００°Ｆ〜５７５°Ｆ（９３℃〜３０２℃）の範囲であったが、実際値は１４８°Ｆ〜５７５°Ｆ（６４℃〜３０２℃）の範囲である；押出量は１０ポンド／時（４．５Ｋｇ／時）であった）に、ナイロン６６（デラウェア州ウィルミントンのデュポン（ＤｕＰｏｎｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から「ザイテル（ＺＹＴＥＬ）１０１Ｌ」という商品名で入手可能；メルト・インデックスが２７５℃で６０ｇ／１０ｍ、Ｔgが５０℃、Ｔmが２６０〜２６２℃、および密度が１．１４ｇ／ｃｍ3）を投入した。試験サンプルを、スクリュー直径３０ｍｍで、射出圧力を１８，０００ｐｓｉ（１２４ＭＰａ）未満に維持した射出成形機（ＡＳＴＭ規格に準拠した４つの金型を備えた；１５０トンのエンゲル射出成形機（Ｅｎｇｅｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｍａｃｈｉｎｅ））で成形した。
【００２０】
【表１】
2007517127.tif 000002
【国際調査報告】
2007517127.tif 000003
2007517127.tif 000004