(57)【要約】  融点をもつ芳香族ポリアミド、及びポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃未満の少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含むポリマー組成物を含む、着用者を保護する安全装具。融点をもつ芳香族ポリアミド、及びポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃未満の少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含む、着用者を保護する安全装具を製造するのに適したポリマー組成物。【特許請求の範囲】
【請求項１】
着用者を保護する安全装具であって、
- 融点をもつ芳香族ポリアミド、及び
- ポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃未満の少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤
を含むポリマー組成物を含む、前記安全装具。
【請求項２】
保護フェイス又はヘッドギヤであることを特徴とする、請求項1記載の安全装具。
【請求項３】
溶接ヘルメット又はマスクであることを特徴とする、請求項1又は2記載の安全装具。
【請求項４】
芳香族ポリアミドがポリフタルアミドであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項５】
芳香族ポリアミドの融点が280℃より高いことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項６】
官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤が官能基化エチレン/プロピレン/ジエンターポリマーであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項７】
ポリマー組成物が、ポリマー組成物の全質量に基づいて少なくとも約15質量％の官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含んでいることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項８】
ポリマー組成物が、更に脂肪族ポリアミドを含んでいることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項９】
ポリマー組成物が、更にラクタム誘導脂肪族ポリアミドを含んでいることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項１０】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドがナイロン12であることを特徴とする、請求項9記載の安全装具。
【請求項１１】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドが、ポリマー組成物の全質量に基づいて少なくとも約2.5質量％の量でポリマー組成物に含まれていることを特徴とする、請求項9又は10記載の安全装具。
【請求項１２】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドが、ポリマー組成物の全質量に基づいて約10質量％までの量でポリマー組成物に含まれていることを特徴とする、請求項9〜11のいずれか1項に記載の安全装具。
【請求項１３】
- 融点をもつ芳香族ポリアミド、及び
- ポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃未満の少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤
を含むポリマー組成物。
【請求項１４】
芳香族ポリアミドがポリフタルアミドであることを特徴とする、請求項13記載のポリマー組成物。
【請求項１５】
官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤が官能基化エチレン/プロピレン/ジエンターポリマーであることを特徴とする、請求項13又は14記載のポリマー組成物。
【請求項１６】
ポリマー組成物が、更に脂肪族ポリアミドを含んでいることを特徴とする、請求項13〜15のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
【請求項１７】
ポリマー組成物が、更にラクタム誘導脂肪族ポリアミドを含んでいることを特徴とする、請求項13〜15のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
【請求項１８】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドがナイロン12であることを特徴とする、請求項17記載の安全装具。
【請求項１９】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドが、ポリマー組成物の全質量に基づいて少なくとも約2.5質量％の量でポリマー組成物に含まれていることを特徴とする、請求項17又は18記載のポリマー組成物。
【請求項２０】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドが、ポリマー組成物の全質量に基づいて約10質量％までの量でポリマー組成物に含まれていることを特徴とする、請求項17〜19のいずれか1項に記載のポリマー組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2004年2月27日出願の米国出願第60/547,840号の恩典を主張する。
【背景技術】
【０００２】
着用者を保護する安全装具は、多くの仕事が必要である。特に、安全装具は、機械的影響、極端な温度に対する暴露、及び活性放射線からの防御から着用者を保護するために使用しうる。着用者は、通常は、体をカバーするものとして安全装具を着用する生体、たいていは人として理解されなければならない。
安全装具の一例は、保護フェイスやヘッドギヤ、例えば、溶接ヘルメットやマスクである。快適さや使用の容易さのために、着用できる安全装具は軽量であることが望ましい。重合体の組成物は、軽量の着用できる安全装具を製造するのに有用である。
保護フェイスやヘッドギヤ、例えば、溶接ヘルメットやマスクには3つの特徴が最重要である。第一に、ヘルメット/マスクは、溶接の間、溶融金属やスパークから着用者を保護する熱特性を有しなければならない。第二に、損害を与える紫外(UV)線が溶接ヘルメット/マスクを透過せず且つ溶接工の視力に損害を与えないように、ヘルメット/マスクは不透明レベルを有しなければならない。第三に、ヘルメット/マスクは、良好な耐衝撃性を有しなければならない。
【発明の開示】
【０００３】
最終使用の要求を一貫して満たすか又は上回る着用できる頑丈な安全装具を提供するとともに流動長が長いこと、衝撃強さのむらがあること、及び表面美学が不十分なことと関連した問題を解決するために、新規で改善されたポリマー組成物が探究された。
本発明の態様は、融点をもつ芳香族ポリアミドと、ポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃より低い少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含むポリマー組成物を含む、着用者を保護する安全装具に関する。本発明の他の態様は、着用者を保護する安全装具を製造するのに充分に適しているポリマー組成物に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００４】
本発明の目的は、最終使用の要求を一貫して満たすか又は上回る着用者を保護する頑丈な安全装具を提供するとともに流動長が長いこと、衝撃強さのむらがあること、及び表面美学が不十分なことと関連した問題を解決することである。
この目的を考慮して、本発明は、
- 融点をもつ芳香族ポリアミド、及び
- ポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃未満の少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤
を含むポリマー組成物を含む、着用者を保護する安全装具に関する。
本発明のある実施態様においては、安全装具は、保護フェイス又はヘッドギヤである。本発明のある実施態様においては、安全装具は、溶接ヘルメット又はマスクである。
本発明のある実施態様においては、安全装具は、安全装具の全質量に基づいて10wt％を超えるポリマー組成物を含んでいる。本発明のある実施態様においては、安全装具は、安全装具の全質量に基づいて25wt％を超えるポリマー組成物を含んでいる。本発明のある実施態様においては、安全装具は、安全装具の全質量に基づいて50wt％を超えるポリマー組成物を含んでいる。本発明のある実施態様においては、安全装具は、安全装具の全質量に基づいて65wt％を超えるポリマー組成物を含んでいる。
【０００５】
本発明のために、“芳香族ポリアミド”は、少なくとも1つの芳香族二酸と少なくとも1つのジアミン間の重縮合反応によって形成された少なくとも50モル％の反復単位を含むあらゆるポリマーであることを意味する。ジアミンは、脂肪族又は芳香族でありうる。メタキシレンジアミンは、芳香族ジアミンの一例である。芳香族ポリアミドは、50モル％未満のアミド基を含む脂肪族反復単位、例えば、脂肪族二酸と脂肪族ジアミンから得られる反復単位、脂肪族アミノ酸から得られる反復単位及び/又は脂肪族ラクタムから得られる反復単位を任意に含むことができる。
本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、ポリフタルアミド、即ち、少なくとも1つのフタル酸二酸と少なくとも1つのジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位を含む芳香族ポリアミドである。
【０００６】
芳香族ポリアミドは、融点をもっている。融点をもつ芳香族ポリアミドは、通常半結晶である。本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、280℃より高い、好ましくは285℃より高い、好ましくは290℃より高い融点をもっている。その上、これらの実施態様においては、芳香族ポリアミドは、有利には310℃より低い、好ましくは305℃の下よりより低い、より好ましくは300℃より低い融点をもっている。
芳香族ポリアミドの融点は、当業者から知られているあらゆる適切な技術で測定され得る。頻繁には、示差走査熱量測定で測定される。正確には、芳香族ポリアミドの融点を測定するために出願人はUniversal V3.7A Instruments DSCカロリメータを用いた。このために、カロリメータが検定試料によって充分に調整されたことが前もって調べられた。そして、融点が測定されなければならない芳香族ポリアミドを以下の加熱/冷却サイクル: 室温から350℃まで10℃/minの割合で第1加熱、続いて350℃から室温まで20℃/minの割合で冷却、続いて室温から350℃まで10℃/minの割合で第2加熱に供した。融点は、第2の加熱の間に測定した。溶融は、DSC走査上に負ピークとして現れる吸熱性の一次転移である。融点は、有利には熱流曲線についての構成手順によって求められる。ピークの両側の変曲点でピークに接する2本のラインの交差がピーク温度即ち、融点を定義する。
【０００７】
本発明の範囲内に含まれる適切なポリフタルアミドは、部分的にあらゆる芳香族ポリフタルアミドを含み、特にあらゆるポリフタルアミドは、少なくとも1つの脂肪族二酸と少なくとも1つのジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位を更に含んでいる。本発明のある実施態様に適切なポリフタルアミドは、少なくとも1つのフタル酸二酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位を含んでいる。ある実施態様においては、フタル酸はテレフタル酸である。本発明のある他の実施態様においては、フタル酸はテレフタル酸とイソフタル酸を含んでいる。本発明の他のある実施態様においては、ポリフタルアミドは、少なくとも1つの脂肪族二酸、例えば、アジピン酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位を更に含んでいる。本発明のある他の実施態様においては、ジアミンは、4〜12個の炭素原子を含む脂肪族ジアミン、例えば、ヘキサメチレンジアミン(HMDA)、ノナンジアミン、2-メチル-1,5 ペンタジアミン、1,4-ジアミノブタンである。
【０００８】
本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドを形成する際に用いられる少なくとも約40モル％〜約100モル％のジカルボン酸は、芳香族ジカルボン酸より選ばれる。本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、
- 約50モル％〜約100モル％のテレフタルアミド反復単位(即ち、テレフタル酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン、特にヘキサメチレンジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位)、
- 約35モル％〜約0モル％のイソフタルアミド反復単位(即ち、イソフタル酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン、特にヘキサメチレンジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位)、及び
- 約50モル％〜約0モル％の少なくとも1つの脂肪族二酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位(特にアジパミド反復単位、即ち、アジピン酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン、特にヘキサメチレンジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位)
を含んでいる。
【０００９】
本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、約75モル％までのテレフタルアミド反復単位を含んでいる。本発明の他のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、約60モル％までのテレフタルアミド単位を含んでいる。本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、少なくとも約10モル％のアジパミド反復単位を含んでいる。本発明の他のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、少なくとも約30モル％のアジパミド反復単位を含んでいる。本発明の他のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、少なくとも約40モル％のアジパミド反復単位を含んでいる。本発明のある実施態様においては、芳香族ポリアミドは、約10モル％までのイソフタルアミド反復単位を含んでいる。
本発明における本発明の実施態様に適切な芳香族ポリアミドは、Solvay Advanced Polymers、L.L.CからAMODEL(登録商標)ポリフタルアミドとして入手できる。
【００１０】
本発明の他のある実施態様に適切なポリフタルアミドは、米国特許第5,436,294号; 同第5,447,980号; 及び同第Re34,447号に開示され、これらの明細書の全開示は本願明細書に含まれるものとする。
本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、少なくとも約30質量％の芳香族ポリアミドを含んでいる。本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、少なくとも約50質量％の芳香族ポリアミドを含んでいる。本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、約80質量％までの芳香族ポリアミドを含んでいる。
本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、ポリマー組成物の全質量に基づいて少なくとも約15質量％の官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含んでいる。本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、約35質量％までの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含んでいる。本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、約30質量％までの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含んでいる。本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、約25質量％までの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含んでいる。本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、約20質量％までの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を含んでいる。
【００１１】
ガラス転移温度が-10℃より低いあらゆる官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤が本発明に適している。
官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のガラス転移温度は、当業者から知られているあらゆる適切な技術で、特に示差走査熱量測定で測定され得る。官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のガラス転移温度を測定するために、例えば、メットレールDSC 30カロリメータが使用しうる。このために、カロリメータが検定試料によって充分に調整されることが有利には前もって調べられる。そして、ガラス転移温度が測定されなければならない官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を以下の冷却/加熱サイクル: 室温から-100℃まで20℃/minの割合で第1冷却、続いて-100℃から+100℃まで10℃/minの割合で第1加熱、続いて+100℃から-100℃まで20℃/minの割合で第2冷却、続いて-100℃から+100℃まで10℃/minの割合で第2加熱に供した。ガラス転移温度は、第2加熱の間に測定される。ガラス転移温度は、有利には熱流曲線についての構成手順によって求められる。転移領域より上の曲線に対して第1接線が作成される。転移領域の下の曲線に対して第2接線も作成される。2つの接線間の中間の曲線についての温度、又は1/2デルタCpが、ガラス転移温度である。
【００１２】
本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、唯一のガラス転移温度をもっている。本発明の他のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、2つ以上のガラス転移温度をもつブロックコポリマーであり、それらの少なくとも1つは-10℃未満である。本発明のために、唯一のガラス転移温度をもつ官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、2つ以上のガラス転移温度をもつ官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤より好ましい。
本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のガラス転移温度は、約-20℃未満である。本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のガラス転移温度は、約-30℃未満である。本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のガラス転移温度は、-65℃未満である。
【００１３】
本発明のある実施態様に用いるのに適切な官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、軟らかく、ゴム状である。
本発明のある実施態様に用いるのに適切な官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、極性の官能基を含んでいる。本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、カルボキシル官能性を含んでいる。本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、少なくとも約0.1質量％、好ましくは少なくとも0.5質量％のカルボキシル官能性を含んでいる。本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、少なくとも約5質量％、好ましくは少なくとも2.0質量％のカルボキシル官能性を含んでいる。
本発明のある実施態様において用いることができる官能化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、メルトフローレート(MFR)が少なくとも約0.5g/10分のものを含んでいる。本発明のある実施態様による官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のMFRは、約200g/10分までであってもよい。官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のMFRは、通常は常法、例えば、ISO規格に従って測定される。例えば、エチレンから得られる反復単位を含む官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤に関しては、ISO 1133 (1991)が有利に用いられ、MFRは通常190℃の温度で5kgの荷重下で測定される。
【００１４】
本発明のある実施態様においては、官能基化耐衝撃性改良剤は、芳香族ポリアミドに分散されている。本発明の実施態様を形成するために用いられるあるポリマー組成物においては、官能基化耐衝撃性改良剤は、芳香族ポリアミドと反応する極性基を含み、芳香族ポリアミドマトリックスに対する付着が増強される。
適切な官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、種々の販売元、特に、
- Exxon Mobil Chemical CompanyからEXXELOR(登録商標) VA、例えば、EXXELOR(登録商標) VA 1801として入手できるペンダント無水コハク酸基を含む、無水マレイン酸-官能基化エチレン-プロピレンコポリマーゴム、
- Kraton PolymersからKRATON(登録商標) FG、例えば、KRATON(登録商標) FG1901Xとして入手できる無水マレイン酸-官能基化スチレン/エチレン-ブチレン/スチレンブロックコポリマーゴム、
- Crompton Corporationから入手できる、無水マレイン酸-官能基化エチレン-プロピレン-ジエンターポリマーゴム(EPDMゴム)、例えば、ROYALTUF(登録商標)498、1%無水マレイン酸官能基化EPDMゴム
から入手できる。
【００１５】
本発明のある実施態様に用いるのに適切な官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、エチレン及び/又はプロピレンから得られる反復単位を含んでいる。本発明のある実施態様に用いるのに適切な官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、更に1-ブテン及び1-ヘキセンのような炭素原子4〜12個を含むモノオレフィン、ブタジエンのようなジオレフィン、(メタ)アクリル酸、そのアルカリ(ナトリウムのような)又はアルカリ土類(亜鉛のような)金属塩のような(メタ)アクリルモノマー及び(メタ)アクリル酸エステルより選ばれる１以上モノマーから得られる反復単位を含んでいる。ジオレフィンから得られる反復単位は、水素添加されうる。ブタジエンから得られる反復単位が水素添加された官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤の一例は、KRATON(登録商標) FG1901X、Kraton Polymersから入手できる約30wt％のポリスチレンブロックを含む1％無水マレイン酸をグラフトしたスチレン/エチレン-ブチレン/スチレンブロックコポリマーである。
【００１６】
官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤の官能性は、１以上の官能性モノマーを共重合することによって及び/又は１以上の官能性モノマーをグラフトすることによって得ることができる。特に、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のカルボキシル官能性は、アクリル酸及びメタクリル酸、それらのアルカリ(ナトリウムのような)又はアルカリ土類(亜鉛のような)金属塩、アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルより選ばれる１以上のアクリルモノマーを共重合することによって得ることができる。また、１以上の前記モノマー、又は無水マレイン酸のような無水物をグラフトすることによって得ることができる。カルボン酸基は、共重合又はグラフト工程に続いてアルカリ金属又はアルカリ土類水酸化物又は塩によって部分的に又は全体に中和することができる。
本発明のある実施態様においては、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、エチレン基とプロピレン反復単位との比が40:60〜65:30のエチレンとプロピレンから得られる反復単位を含んでいる。
官能基化エチレン/アクリレートコポリマーとエチレン/アクリル酸/アクリレートターポリマー、並びにメタクリル誘導体との対応するコポリマー及びターポリマーは、ガラス転移温度が-10℃より低ければ本発明のある実施態様において用いることができる。その例は、官能基化ゴム状アクリル酸エチル-エチレンコポリマーである。
【００１７】
本発明の実施に用いることができる他の官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤としては、適切な反応性カルボン酸又はそれらの誘導体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸又はそれらのエステルでグラフト又は共重合されることによって反応官能性を与えたエチレン-高級アルファ-オレフィンポリマー(耐衝撃性改良剤(IM1))が含まれる。有利には、ASTM D-638に従って求めた約3,447bar(約50,000psi)までの引張り係数を有する。適切な高級アルファ-オレフィンとしては、C3〜C8アルファオレフィン、例えば、プロピレン、1-ブテン、1-ヘキセンが含まれる。適切な官能基化エチレン-アルファ-オレフィンポリマーの例は、無水マレイン酸がグラフトされたDuPontからENGAGE(登録商標)(例えば、ENGAGE(登録商標)8550)として入手できるエチレン-１-オクテンエラストマーである。
或はまた、同様の単位を含む構造を有する官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、ジエンモノマー、例えば、1-3のジエンモノマーから得られる反復単位の水素添加によっても得ることができる(耐衝撃性改良剤(IM2))。例えば、エチレン-ブタジエンコポリマーは、エチレン-ブチレンコポリマー構造を得るために水素添加することができる。同様に、エチレン-イソプレンコポリマーの水素添加は、等価物のエチレン-イソブチレンコポリマーを得るために用いることができる。
【００１８】
特に問題の官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤の種類は、エチレン、少なくとも1つの高級アルファ-オレフィンポリマー及び少なくとも1つのジエンからの反復単位を含み且つ適切な反応性カルボン酸又はそれらの誘導体、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸又はそれらのエステルでグラフト又は共重合されることによって反応官能性を備えたポリマー(耐衝撃性改良剤(IM3))、特に官能基化エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー(一般にEPDMゴムとして知られる)からなる。この種類の官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤を合成するために使用しうるジエンモノマーとしては、特に共役ジエン、例えば、イソプレンやと1,3-ブタジエン、炭素原子4〜24個の非共役ジエン、例えば、1,4-ブタジエン、1,4-ヘキサジエン、1,5-ヘキサジエン、2,5-ジメチル-1,5-ヘキサジイン、1,4-オクタジエン、環状ジエン、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジイン、シクロオクタジエン、ジシクロペンタジエン、アルケニルノルボルネン、例えば、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-ブチリデン-2-ノルボルネン、2-メタリル-5-ノルボルネン、2-イソプロペニル-5-ノルボルネン、トリシクロジエン、例えば、3-メチルトリシクロ-[5.2.1.0.2.6]デカ-3,8-ジエンが含まれる。この種類の官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤のジエンモノマーから得られる反復単位の含量は、官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤の全質量に基づいて、好ましくは約0.5％〜約10質量％、特に約1％〜約5質量％である。エチレン-高級アルファ-オレフィンコポリマーゴムにおけるエチレン単位と高級アルファ-オレフィン単位のモル分率は、一般的には約40:60〜約95:5の範囲にある。
【００１９】
少なくとも2つの重合体のブロックを含む官能基化ブロックコポリマーもまた適切であり、少なくとも1つのブロック(B1)は、(IM1)、(IM2)及び(IM3)耐衝撃性改良剤より選ばれたポリマーのブロックであり、少なくとも1つのブロック(B2)は、任意に置換されていてもよいスチレンのブロック、特にポリスチレンホモポリマーのブロックである。その例は、官能基化SEBS、官能基化SEB、官能基化SEPS、官能基化SEPのような官能基化スチレン-モノオレフィンブロックポリマーである(ここで、Sはスチレンの略であり、Eはエチレンの略であり、Pはプロピレンの略であり、Bはブタジエンから得られる反復単位の水素添加によって得られるブチレンの略である)。
本発明のある実施態様に用いるのに適切な官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、エチレン及び/又はプロピレンから得られる反復単位を含まない。その例は、官能基化SB、官能基化SBS、官能基化SIS、官能基化ABSのような官能基化スチレン-ジオレフィンブロックポリマー(ここで、Sはスチレンの略であり、Bはブタジエンの略であり、Iはイソプレンの略であり、Aはアクリロニトリルの略ある)である。
本発明の安全装具を製造するポリマー組成物を調製するのに適した官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤は、上記のものに限定されない。
【００２０】
本発明のある実施態様においては、ポリマー組成物は、追加の成分、特に離型剤、可塑剤、潤滑剤、熱安定剤、光安定剤、抗酸化剤、色素のような乳白剤、充填剤を含むことができる。
これらの任意の添加剤のレベルは、想定される具体的な使用について決定され、ポリマー組成物の全質量に基づいて約50質量％までのこのような追加の添加剤が、押出し技術における通常の実施の範囲であるとみなされる。
【実施例】
【００２１】
実施態様(E-1)
本発明のある実施態様(E-1)において問題の離型剤の種類は、脂肪族ポリアミドからなる。１以上の脂肪族ポリアミドがポリマー組成物に含まれてもよい。
本発明のために、“脂肪族ポリアミド”は、50モル％を超える少なくとも1つの脂肪族二酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位、及び/又は少なくとも1つの脂肪族アミノ酸、及び/又は少なくとも1つの脂肪族ラクタムを含むあらゆるポリマーであることを意味する。
上で定義した他の脂肪族ポリアミドの中には、50モル％を超える少なくとも1つの脂肪族二酸と少なくとも1つの脂肪族ジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位を含むポリマーがあり、以後“二酸/ジアミン誘導脂肪族ポリアミド”と呼ばれる。ナイロン6,6のような短鎖同族体より優れた結果が得られたことから、例示的な二酸/ジアミン誘導脂肪族ポリアミドは、ナイロン12,12である。
実施態様(E-1)においては、ポリマー組成物の脂肪族ポリアミドの量は、有利には約20質量％まで(組成物の全質量に基づく)、好ましくは約10質量％までである。その上、有利には少なくとも約1.0質量％、好ましくは少なくとも2.5質量％である。
【００２２】
実施態様(E-2)
本発明のある実施態様(E-2)において特に問題の離型剤の種類は、特定タイプの脂肪族ポリアミドからなる[以後、タイプ(T)]。１以上のタイプ(T)の脂肪族ポリアミドが、ポリマー組成物に含まれてもよい。
タイプ(T)のポリアミドは、50モル％を超える少なくとも1つの脂肪族アミノ酸及び/又は少なくとも1つの脂肪族ラクタムの重縮合反応によって形成された反復単位を含むものである。
タイプ(T)の他の脂肪族ポリアミドの中には、50モル％を超える少なくとも1つの脂肪族アミノ酸の重縮合反応によって形成された反復単位を含むポリマーがあり、以後“アミノ酸誘導脂肪族ポリアミド”と呼ばれ、例示的なアミノ酸誘導脂肪族ポリアミドは、ナイロン11である(アミノウンデカン酸の縮合反応によって形成されたホモポリマーである)。
実施態様(E-2)においては、ポリマー組成物のタイプ(T)の脂肪族ポリアミドの量は、有利には約20質量％まで(組成物の全質量に基づく)、好ましくは約10質量％までである。その上、有利には少なくとも約1.0質量％、好ましくは少なくとも約2.5質量％である。
【００２３】
実施態様(E-3)
本発明のある実施態様(E-3)において特に問題の離型剤の種類は、非常に特定のタイプの脂肪族ポリアミドからなり、以後“ラクタム誘導脂肪族ポリアミド”と呼ばれる。１以上のラクタム誘導脂肪族ポリアミドがポリマー組成物に含まれてもよい。
本発明のために、ラクタム誘導脂肪族ポリアミドは、50モル％を超える少なくとも1つの脂肪族ラクタムの重縮合反応によって形成された反復単位を含むあらゆるポリマーであることを意味する。
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドは、好ましくは90モル％を超える脂肪族ラクタムの重縮合反応によって形成された反復単位を含む。より好ましくは、ラクタム誘導脂肪族ポリアミドの全ての反復単位が、脂肪族ラクタムの重縮合反応によって形成される。
適切な脂肪族ラクタムの限定されない例は、γ-ブチロラクタム、ε-カプロラクタム、α-メチルカプロラクタム、β-メチルカプロラクタム、γ-メチルカプロラクタム、δ-メチルカプロラクタム、ε-メチルカプロラクタム、N-メチルカプロラクタム、β,γ-ジメチルカプロラクタム、γ-エチルカプロラクタム、γ-イソプロピルカプロラクタム、ε-イソプロピルカプロラクタム、γ-ブチルカプロラクタム、ε-エナントールラクタム、ω-エナントールラクタム、η-カプリロラクタム、ω-カプリロラクタム、ω-ラウロラクタム(2-アザシクロトリデカノンとも呼ばれる)、2-アザシクロペンタデカノン、2-アザシクロヘプタデカノンである。
【００２４】
脂肪族ラクタムは、有利には少なくとも4個、好ましくは少なくとも7個、より好ましくは少なくとも10個、更により好ましくは少なくとも12個の炭素原子を有する。その上、有利には多くても18個の炭素原子、好ましくは多くても15個の炭素原子、より好ましくは多くても12個の炭素原子を有する。最も好ましい脂肪族ラクタムは、ω-ラウロラクタムである。
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドは、有利には融点をもっている。融点をもつラクタム誘導脂肪族ポリアミドは、通常は半結晶である。ラクタム誘導脂肪族ポリアミドの融点は好ましくは150℃を超え、より好ましくは165℃を超える温度である。その上、好ましくは210℃未満、より好ましくは190℃未満である。
【００２５】
ラクタム誘導脂肪族ポリアミドがナイロン12であった場合に、優れた結果が得られた。ナイロン12は、ω-ラウロラクタムの重縮合反応によって形成されたホモポリマーである。ナイロン12は、約178℃の融点をもつ半結晶性ラクタム誘導脂肪族ポリアミドである。例示的なナイロン12は、Degussaから入手できるVESTAMID(登録商標)L-1700である。
実施態様(E-3)においては、ポリマー組成物におけるラクタム誘導脂肪族ポリアミドの量は、有利には約20質量％まで、好ましくは約10質量％まで、より好ましくは8質量％まで、更により好ましくは約6.0質量％まで(ポリマー組成物の全質量に基づく)である。その上、ポリマー組成物におけるラクタム誘導脂肪族ポリアミドの量は、有利には少なくとも約1.0質量％、好ましくは少なくとも約2.5質量％、より好ましくは少なくとも約3.5質量％(組成物の全質量に基づく)である。
【００２６】
実施態様(E-3)においては、ラクタム誘導脂肪族ポリアミドは、唯一の脂肪族ポリアミドとして、又はアミノ酸誘導脂肪族ポリアミド及び/又は二酸/ジアミン誘導脂肪族ポリアミドと組合わせて用いることができる。好ましくは、唯一の脂肪族ポリアミドとして、又はアミノ酸誘導脂肪族ポリアミド及び/又は二酸/ジアミン誘導脂肪族ポリアミドと組合わせて用いられ、ここで、アミノ酸誘導脂肪族ポリアミドに対する二酸/ジアミン誘導脂肪族ポリアミド比は、0〜45％の範囲にある。より好ましくは、唯一の脂肪族ポリアミドとして、又はアミノ酸誘導脂肪族ポリアミドと組合わせて用いられる。脂肪族ポリアミドの全質量に基づくラクタム誘導脂肪族ポリアミドの質量は、有利には45％〜100％の範囲にあり、好ましくは75％〜100％の範囲にある。更により好ましくは、脂肪族ポリアミドは、ラクタム誘導脂肪族ポリアミドからなる。
本発明に用いられる適切な色素としては、カーボンブラックが含まれる。ある実施態様においては、色素は、約10質量％までの量でポリマー組成物に存在する。
【００２７】
充填剤は、特に繊維状又は微粒子状でありうる。ある安全装具を形成する際に有用な繊維充填剤としては、ガラス繊維、炭素繊維又はグラファイト繊維、及び高温エンジニアリング樹脂から形成された繊維、例えば、ポリ(ベンゾチアゾール)、ポリ(ベンゾイミダゾール)、ポリアリーレート、ポリ(ベンゾキサゾール)、ポリアリールエーテル等が含まれてもよく、2つ以上のこのような繊維を含む混合物が含まれてもよい。適切な繊維は、好ましくはガラス繊維、炭素繊維及びアラミド繊維、例えば、DuPont Companyから商品名KEVLAR(登録商標)として販売されている繊維より選ばれる。微粒子の充填剤は、好ましくは核形成剤、例えば、タルクや雲母である。
繊維充填剤の量、好ましくは充填剤の全体量(その形態が何であれ)は、ポリマー組成物の全質量に基づいて、有利には20wt％未満、好ましくは10wt％未満、より好ましくは5wt％未満、更により好ましくは3wt％未満である。充填剤を含まないポリマー組成物は、優れた結果を示した。
一般に、任意の追加された成分の種類に関して絶対的な制限はないが、ある成分は、通常、安全装具の所望の特性にしばしば悪影響を及ぼすことから嫌われる。このような成分は、ポリ(2,6-ジメチルフェニレン-1,4-エーテル)のようなポリフェニルエーテルである。従って、ポリマー組成物は有利には0〜5wt％のポリフェニルエーテルを含み、ポリマー組成物は、好ましくはポリフェニルエーテルを含まない。
【００２８】
本発明の他の目的は、最終使用の要求を一貫して満たすか又は上回るとともに流動長が長いこと、衝撃強さのむらがあること、及び表面傷と関連した問題を解決する着用者を保護するために製造している頑丈な安全装具に充分に適しているポリマー組成物を提供することである。
この目的を考慮して、本発明は、
- 融点をもつ芳香族ポリアミド、
- ポリマー組成物の全質量に基づいて10wt％を超えるガラス転移温度が-10℃未満の少なくとも1つの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤
を含むポリマー組成物に関する。
本発明によるポリマー組成物は、全てのその実施態様において、上で詳述した本発明による安全装具に含まれるポリマー組成物と同じ特徴を有する。
【００２９】
実施例E1〜E9(本発明によるポリマー組成物)及び比較例CE1(対照のポリマー組成物)
3つのレベルの官能基化ポリオレフィン耐衝撃性改良剤と3つのタイプの流れ調整剤が試験を受けた。試験される種々のポリマー組成物を、表1に示す。ポリフタルアミド(PPA1)は、約55wt％のフタル酸二酸、本質的にはテレフタル二酸とヘキサメチレンジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位と、約45wt％のアジピン酸とヘキサメチレンジアミン間の重縮合反応によって形成された反復単位からなるポリフタルアミドである。
種々のポリマー組成物について、溶接ヘルメット/マスクの使用を評価し、試験データを表2に示す。評価される流れ調整剤は、低密度線状ポリエチレン(LLDPE)、長鎖カルボン酸のアルカリ土類塩、及びナイロン12を含んだ。
ナイロン12のような脂肪族ポリアミドが芳香族ポリアミド組成物から成形された安全装具の外観を改善したことが見出された。添加剤としてナイロン12を含むポリマー組成物から形成された溶接ヘルメットのような本発明のある実施態様による着用者を保護する安全装具は、ナイロン12のないポリマー組成物から形成された溶接ヘルメットより更に規則的な表面特性を有する。
【００３０】
【表１】
2007527935.tif 000002
【００３１】
【表２】
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【００３２】
アイゾット衝撃試験は、ASTM規格の条件で行った。ダイナップ衝撃試験は、1/8インチプラーク上でASTM D3763に従って行った。BB試験は、多くのBBを種々の速度で投げ、次に、試験試料についてBB衝撃から損傷を検査することを含んでいる。ポリマー組成物は、3つの基準に基づいて保護フェイスとヘッドギヤを評価した。
1.アイゾットに基づく衝撃データ、ダイナップ衝撃最大エネルギー及び延性破壊の番号、2.メルトフローレート(MFR)で測定した流動性、及びKayeness毛管粘度計で測定した粘度、粘度はASTM D3835に従って5分(T5と呼ぶ)後に394sec-1で測定した、
3.内部射出成形評価。
全12の配合物を挿入プラーク型で成形し、処理、表面外観及び溶接線美学を評価し比較した。
以下の所見は、成形品試験に基づいてなされた。
【００３３】
実施例E10(本発明による安全装備)及び比較例CE2(対照の安全装備)
一方では、実施例E5(溶接ヘルメットE10)に従って、ポリマー組成物から、一方では、比較例CE1(溶接ヘルメットCE2)に従ってポリマー組成物から、溶接ヘルメットを製造した。
実施例E10は、まず最初に比較例CE2と同じ条件に従って正確に処理した。溶融温度は、326℃(618oＦ)であった。これらの条件において、フローラインがよりはっきりしている以外は、溶接ヘルメットE10の表面は対照の溶接ヘルメットCE2の表面と外観が同様であった。しかしながら、射出速度を減少させることにより、フローラインが改善したので、プロセス条件を最適化した後、本発明による溶接ヘルメットE10の表面外観は対照の溶接ヘルメットCE2の表面外観と同様であった。実施例E10の場合、部分粘着は検出されなかった。
溶接ヘルメットE10を試験し、300ft/sec BB衝撃試験を巧く合格した。
【００３４】
実施例E11(本発明による安全装具)
実施例E2によるポリマー組成物からも溶接ヘルメットを製造した(溶接ヘルメットE11)。
実施例E11は、まず最初に比較例CE2と同じ条件下で正確に処理した。これらの条件において、溶接ヘルメットE11の表面外観は、溶接ヘルメットE10の表面外観よりきれいで透明であり、フローラインは、より明らかでなかった。実施例E10のように、射出速度を減少して、フローラインを最小にした。プロセス条件を最適化した後、本発明による溶接ヘルメットE11の表面外観は対照の溶接ヘルメットCE2の表面外観と同様であった。実施例E11の場合、部分粘着は検出されなかった。
溶接ヘルメットE11を試験し、300ft/sec BB衝撃試験を巧く合格した。
本発明による溶接ヘルメット(特に保護フェイスやヘッドギヤ) E10及びE11は、対照の溶接ヘルメットCE2と相対して衝撃強さを劇的に改善した。
【国際調査報告】
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