(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面処理炭酸カルシウムを１０〜２５体積％含むポリアミド系樹脂組成物であって、
前記表面処理炭酸カルシウムは、炭素数１６以上の飽和脂肪酸を８０質量％以上含む脂肪酸で表面処理され、ＢＥＴ比表面積が２０〜６０ｍ２／ｇであり、炭酸カルシウム１００質量部に対する表面処理剤の処理量（質量部）が表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．１２〜０．２０の範囲内である、ポリアミド系樹脂組成物。
【請求項２】
前記脂肪酸に含まれる不飽和脂肪酸の含有量が、１０質量％以下である、請求項１に記載のポリアミド系樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアミド系樹脂組成物及び表面処理炭酸カルシウムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の目的で、樹脂に炭酸カルシウムが配合されている。例えば、特許文献１には、ポリアミドの機械的物性を向上させる無機充填材として炭酸カルシウムを用いたポリアミド組成物が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、平均粒子径が０．１〜０．５μｍの範囲内である炭酸カルシウムにアルキルアリールスルホン酸またはその塩を表面処理した炭酸カルシウムをポリアミドに配合して、耐衝撃性などの特性を向上させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−６８８７１号公報
【特許文献２】特開２０１３−７９３４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、ポリアミド系樹脂組成物では、摩擦・摩耗特性を改善したいという要望がある。
【０００６】
本発明の目的は、摩擦・摩耗特性が改善されたポリアミド系樹脂組成物及びポリアミド系樹脂組成物に配合して摩擦・摩耗特性を改善することができる表面処理炭酸カルシウムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のポリアミド系樹脂組成物は、表面処理炭酸カルシウムを１０〜２５体積％含むポリアミド系樹脂組成物であって、上記表面処理炭酸カルシウムは、炭素数１６以上の飽和脂肪酸を８０質量％以上含む脂肪酸で表面処理され、ＢＥＴ比表面積が２０〜６０ｍ２／ｇであり、炭酸カルシウム１００質量部に対する表面処理剤の処理量（質量部）が表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．１２〜０．２５の範囲内であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の表面処理炭酸カルシウムは、炭素数１６以上の飽和脂肪酸を８０質量％以上含む脂肪酸で表面処理され、ＢＥＴ比表面積が２０〜６０ｍ２／ｇであり、炭酸カルシウム１００質量部に対する表面処理剤の処理量（質量部）が表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．１２〜０．２５の範囲内であることを特徴としている。
【０００９】
上記脂肪酸に含まれる不飽和脂肪酸の含有量は、１０質量％以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポリアミド系樹脂組成物の摩擦・摩耗特性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施例及び比較例のポリアミド系樹脂組成物における表面処理炭酸カルシウムの配合量と摩擦係数との関係を示す図である。
【図２】実施例及び比較例のポリアミド系樹脂組成物における表面処理炭酸カルシウムの配合量と比摩耗率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
（炭酸カルシウム）
本発明において用いられる炭酸カルシウムとしては、特に限定されず、従来公知の炭酸カルシウムを用いることができる。炭酸カルシウムの具体例としては、合成炭酸カルシウム、天然炭酸カルシウム（重質炭酸カルシウム）などが挙げられる。本発明では、合成炭酸カルシウムが好ましく用いられる。
【００１４】
合成炭酸カルシウムは、特に限定されない。合成炭酸カルシウムとしては、例えば沈降性（膠質）炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムなどが挙げられる。本発明では、沈降性炭酸カルシウムが好ましく用いられる。
【００１５】
合成炭酸カルシウムは、例えば水酸化カルシウムを炭酸ガスと反応させることによって製造することができる。水酸化カルシウムは、例えば酸化カルシウムを水と反応させることによって製造することができる。酸化カルシウムは、例えば石灰石原石をコークスなどで焼成することによって製造することができる。この場合、焼成時に炭酸ガスが発生するので、この炭酸ガスを水酸化カルシウムと反応させることによって炭酸カルシウムを製造することができる。
【００１６】
表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、表面処理後の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積が２０〜６０ｍ２／ｇとなるような値であることが好ましい。表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、具体的には、２０〜７０ｍ２／ｇの範囲であることが好ましい。
【００１７】
（表面処理炭酸カルシウム）
本発明の表面処理炭酸カルシウムは、上記の炭酸カルシウムを、炭素数１６以上の飽和脂肪酸を８０質量％以上含む脂肪酸で表面処理することにより得ることができる。炭素数１６以上の飽和脂肪酸の含有量が８０質量％以上である脂肪酸を用いることにより、ポリアミド系樹脂組成物の摩擦・摩耗特性を著しく向上させることができる。
【００１８】
上記脂肪酸に含まれる不飽和脂肪酸の含有量は、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。このような脂肪酸を用いることにより、溶融混練および成形時の不飽和脂肪酸の揮発ガスの発生を抑えることができ、加工機の汚染を防ぐことができる。
【００１９】
本発明の表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、２０〜６０ｍ２／ｇの範囲内である。このような範囲内とすることにより、表面処理炭酸カルシウムを含有するポリアミド系樹脂組成物の摩擦・摩耗特性を著しく向上させることができる。より好ましい表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、２２〜４５ｍ２／ｇの範囲内である。このような範囲内とすることにより、摩擦・摩耗特性をさらに向上させることができる。
【００２０】
本発明の表面処理炭酸カルシウムの炭酸カルシウム１００質量部に対する表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．１２〜０．２５の範囲内である。このような範囲内とすることにより、表面処理炭酸カルシウムを含有するポリアミド系樹脂組成物の摩擦・摩耗特性を著しく向上させることができる。上記表面処理量が０．２５を超えても、表面処理量の増加に伴う効果が得られないため、経済性の観点から好ましくない。より好ましい上記表面処理量は、０．１５〜０．２４の範囲内であり、さらに好ましくは０．１８〜０．２２の範囲内である。これらの範囲内とすることにより、摩擦・摩耗特性をさらに向上させることができる。
【００２１】
表面処理する方法としては、炭酸カルシウムの水懸濁液（スラリー）に、表面処理剤を添加する湿式処理であってもよいし、炭酸カルシウム粉体と表面処理剤を攪拌混合することによりなされる乾式処理であってもよい。
【００２２】
湿式処理の場合、一般には、表面処理剤を、Ｎａ塩、Ｋ塩などのアルカリ金属塩の形態または酸の形態で、炭酸カルシウム水懸濁液に添加して処理することが好ましい。従って、脂肪酸のＮａ塩もしくはＫ塩の形態、または脂肪酸の形態で添加することが好ましい。
【００２３】
乾式処理の場合、一般には、酸の形態で添加することが好ましい。従って、脂肪酸として添加することが好ましい。添加する際、溶剤等で希釈して添加してもよい。
【００２４】
（ポリアミド系樹脂）
本発明において用いるポリアミド系樹脂としては、従来公知のポリアミド系樹脂を用いることができる。ポリアミド系樹脂の具体例としては、６ナイロン、６６ナイロン、１１ナイロン、１２ナイロン、芳香族ナイロン、４Ｔナイロン、６Ｔナイロン、９Ｔナイロンなどが挙げられる。
【００２５】
（ポリアミド系樹脂組成物）
本発明のポリアミド系樹脂組成物は、上記の表面処理炭酸カルシウムを１０〜２５体積％含む。ポリアミド系樹脂組成物における表面処理炭酸カルシウムの含有量を、このような範囲内とすることにより、優れた摩擦・摩耗特性を得ることができる。表面処理炭酸カルシウムの含有量が、２５体積％を超えると、表面処理炭酸カルシウムのポリアミド系樹脂への配合が困難になる場合があり、また優れた摩擦・摩耗特性を得ることができない場合がある。表面処理炭酸カルシウムの含有量は、好ましくは１０〜２０体積％である。このような範囲内にすることにより、摩擦・摩耗特性をさらに向上させることができる。
【００２６】
本発明のポリアミド系樹脂組成物を製造する方法は、特に限定されない。本発明のポリアミド系樹脂組成物を製造する方法としては、例えば、ポリアミド系樹脂と表面処理炭酸カルシウムとを混合し、加熱硬化する方法、ポリアミド系樹脂を溶媒に溶解させた後、表面処理炭酸カルシウムを混合し、その後に溶媒を除去する方法、ポリアミド系樹脂の加熱溶融物に表面処理炭酸カルシウムを混合する方法、表面処理炭酸カルシウムをマスターバッチとしてポリアミド系樹脂に添加する方法などが挙げられる。
【００２７】
本発明のポリアミド系樹脂組成物の製造方法において、ポリアミド系樹脂を溶融混練する場合、一般に用いられている混練機を用いることができる。例えば、一軸または多軸混練押出機、ロール、バンバリーミキサー、加圧式ニーダーなどを用いることができる。これらの中でも、サイドフィーダー設備を装備した二軸押出機が最も好ましく用いられる。混練条件は、特に限定されない。混練温度は、例えば、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準じた示差走査熱量（ＤＳＣ）測定で求まる融点または軟化点よりも１℃〜１００℃高い温度とすることができる。
【００２８】
本発明のポリアミド系樹脂組成物には、本発明の目的を損なわない範囲で、適当な公知の添加剤を配合してもよい。このような添加剤としては、例えば、酸化防止剤、熱安定剤、耐候（光）安定剤、離型（潤滑）剤、結晶核剤、無機充填剤、導電剤、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、顔料などが挙げられる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明に従う具体的な実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００３０】
＜表面処理炭酸カルシウムの製造＞
（実施例１）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。なお、この合成炭酸カルシウムの形状は、略立方体の形状であり、結晶形態は、カルサイト結晶である。以下の実施例及び比較例の合成炭酸カルシウムも形状及び結晶形態については同様である。
【００３１】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、混合脂肪酸ナトリウムＡ（ステアリン酸ナトリウム６６質量％、パルミチン酸ナトリウム３１質量％、ミスチリン酸ナトリウム２質量％、不飽和脂肪酸（オレイン酸）ナトリウム１質量％）を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、５質量部の処理量となるように添加した。
【００３２】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、２２ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．２０であった。
【００３３】
（実施例２）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００３４】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、実施例１と同様の脂肪酸を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、３．２質量部の処理量となるように添加した。
【００３５】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、２３ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．１３であった。
【００３６】
（実施例３）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が５５ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００３７】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、実施例１と同様の脂肪酸を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、１１質量部の処理量となるように添加した。
【００３８】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、５１ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．２０であった。
【００３９】
（比較例１）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が１８ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００４０】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、実施例１と同様の脂肪酸を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、１．５質量部の処理量となるように添加した。
【００４１】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、１７ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．０８であった。
【００４２】
（比較例２）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が１８ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００４３】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、実施例１と同様の脂肪酸を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、３．６質量部の処理量となるように添加した。
【００４４】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、１６ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．２０であった。
【００４５】
（比較例３）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００４６】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、実施例１と同様の脂肪酸を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、２質量部の処理量となるように添加した。
【００４７】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、２３ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．０８であった。
【００４８】
（比較例４）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が７５ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００４９】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、実施例１と同様の脂肪酸を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、１４質量部の処理量となるように添加した。
【００５０】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、６７ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．２０であった。
【００５１】
（比較例５）
炭酸カルシウムとして、ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇである合成炭酸カルシウムを用いた。
【００５２】
この炭酸カルシウムの１０質量％の水懸濁液（スラリー）を調製し、この炭酸カルシウム水懸濁液に、混合脂肪酸ナトリウムＢ（ステアリン酸ナトリウム質量３４％、パルミチン酸ナトリウム２９質量％、ミスチリン酸ナトリウム７質量％、ラウリン酸ナトリウム１５質量％、不飽和脂肪酸（オレイン酸）ナトリウム１５質量％）を、炭酸カルシウム１００質量部に対し、５質量部の処理量となるように添加した。
【００５３】
添加後、１５分間攪拌し、その後濾過・乾燥して表面処理炭酸カルシウムを得た。得られた表面処理炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積は、２２ｍ２／ｇであった。したがって、表面処理剤の処理量（質量部）は、表面処理前の炭酸カルシウムのＢＥＴ比表面積１ｍ２／ｇ当たり０．２０であった。
【００５４】
＜ポリアミド系樹脂組成物の調製＞
上記で得られた実施例及び比較例の表面処理炭酸カルシウムを、ポリアミド樹脂に以下のようにして添加することにより、ポリアミド系樹脂組成物を調製した。
【００５５】
表面処理炭酸カルシウムを、ポリアミド樹脂（ポリアミド６６、デュポン社製、グレード：ザイテル１０１Ｌ）に、表面処理炭酸カルシウムの含有量が、１体積％、５体積％、１０体積％及び２０体積％となるように配合した４種類の樹脂組成物を調製した。具体的には、ポリアミド樹脂と炭酸カルシウムを所定の比率で混合し、９０℃で１２時間真空乾燥した後、二軸押出混練機を用いて、２７０℃、スクリュー速度８５ｒｐｍで溶融混練して、表面処理炭酸カルシウムを含有したポリアミド樹脂組成物を調製した。
【００５６】
＜摩擦係数及び比摩耗率の測定＞
上記の方法で調製したポリアミド樹脂組成物を射出成形機を用いて、３０×３０×３ｍｍの試験片を作製した。射出成形の条件は、温度２７０℃、金型温度１００℃、射出率６ｃｍ３／秒とした。成形の前には、ポリアミド樹脂組成物を真空乾燥機を用いて９０℃で１２時間乾燥した。
【００５７】
摩擦係数及び比摩耗率の測定は、リングオンプレート型すべり摩耗試験機（ＦＥＭ−III−Ｅ：ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を使用した。測定条件は、相手材としてＳ４５Ｃ製の内径２０ｍｍ、外径２５．６ｍｍのリングを用い、すべり速度０．５ｍ／ｓ、試験荷重１００Ｎ、すべり距離３０００ｍとした。
【００５８】
測定結果を表１に示す。なお、摩擦係数の単位はμであり、比摩耗率の単位はＸ１０−５ＶＳ（ｍｍ３／Ｎ・ｍ）である。
【００５９】
【表１】
0006532204.tif 000002
【００６０】
また、表１の結果を図１及び図２に示す。
【００６１】
表１並び図１及び図２に示すように、本発明に従う実施例１〜３の表面処理炭酸カルシウムを１０〜２５体積％含むポリアミド樹脂組成物は、摩擦係数及び比摩耗率が低くなっており、優れた摩擦・摩耗特性を示すことがわかる。
【図１】
0006532204.tif 000003
【図２】
0006532204.tif 000004