JP2000303359A - 集束剤、それで処理されたガラス繊維およびそのガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂組成物 - Google Patents
集束剤、それで処理されたガラス繊維およびそのガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂組成物Info
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Abstract
かつガラス繊維のチョップドストランドを含有する樹脂
の流動性を高める集束剤およびその集束剤を用いたガラ
ス繊維を提供する。さらには、そのガラス繊維で強化さ
れたポリアミド樹脂組成物を提供する。 【解決手段】 この発明の集束剤は、全固形分重量に対
して、次の各成分を固形分重量で、(A)下記化学式
〔a〕で表されるカップリング剤を1〜26重量%、 〔a〕CH2=CHCH2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)3-Si-(OCH3)3 (B)シランカップリング剤を1〜26重量%、(C)
被膜形成剤を48〜98重量%含有するものである。
Description
ント特にガラスフィラメントを集束するために用いられ
る集束剤およびそれで処理されたガラス繊維に関する。
さらには、そのガラス繊維で強化されることにより、流
動性や機械的強度が向上したポリアミド樹脂に関する。
り付けられたノズルから引き出されつつ冷却されること
により、繊維状に成形されたものである。このノズルか
ら引き出された個々のガラス繊維は、特にガラスフィラ
メントと呼ばれ、ガラス繊維を構成する基本単位となる
ものである。ガラスフィラメントは、一般に3〜25μ
m径程度で、そのままでは取り扱い性が悪いため、その
数百本〜数千本が1本にまとめられてガラス繊維を構成
する。この際、ガラスフィラメントを集束するために、
集束剤が用いられる。集束剤は、ガラスフィラメントの
表面に存在してフィラメント同士を接着し、またガラス
繊維が撚糸されたりカットされる場合にフィラメント同
士が擦れ合いその表面に傷が付くことを防止するなどの
機能を発揮するものである。したがって、ガラス繊維
は、集束剤の存在により、毛羽の発生や引っ張り強度の
低下などの問題を解決している。
に利用されており、近年ではその物理的特性および絶縁
性の高さから樹脂中に配合され樹脂組成物の機械的強度
を向上させる用途に広く用いられている。しかし、ガラ
ス繊維自体は無機物であるため樹脂との馴染みが悪く、
その接着性は高くない。そのため、樹脂組成物の補強材
として用いる場合は、ガラス繊維の表面処理が必要とな
る。故に、集束剤に樹脂との馴染みを改善させる成分が
配合されたり、また集束剤が塗布されたガラス繊維の上
からさらにコート剤が塗布される場合もある。
は、編組され織布に、また1〜50mm程度にカットされ
チョップドストランド(以下、「CS」とする)に加工
され樹脂と配合される。織布の場合は、樹脂が織布上に
流し込まれ、繊維間によく浸透することにより、樹脂組
成物が成形される。また、CSの場合は、CSが樹脂中
に投入されよく混ぜられ、その混合物が射出成形機など
により金型に流し込まれて様々な形状の樹脂組成物が成
形される。
脂が従来から広く用いられている。ポリアミド樹脂は、
ジアミンとジカルボン酸の縮合生成物、ラクタムの開環
重合物またはアミノカルボン酸の自己縮合物であり、耐
熱性の高さなどの特徴を生かして広い用途に用いられて
いる。また、ポリアミド樹脂にガラス繊維を含有させた
ものは、ガラス繊維自体の特性と相まって、機械的強
度、耐熱性および絶縁性が極めて高く、いわゆるエンジ
ニアリングプラスチックとして、電気、自動車、機械な
どの分野に広く用いられている。
て用いる場合は、これらの接着性を高めるために、シラ
ンカップリング剤と被膜形成剤を主成分とする集束剤を
使用してきた。このシランカップリング剤としてはγ−
アミノプロピルトリメトキシシランが、また被膜形成剤
としてはポリウレタンエマルジョンまたはポリアクリル
酸エステルエマルジョンが用いられることが多かった。
例えば、特開平6−128479号公報には、ポリアミ
ド樹脂30〜95重量%と、平均直径が5〜12μm
で、かつ無水マレイン酸と不飽和単量体との共重合体お
よびシランカップリング剤とを主たる構成成分とする集
束剤で表面処理されたガラス繊維70〜5重量%とから
なり、さらにアジン系染料を少量含有させた黒色ガラス
繊維強化ポリアミド樹脂組成物が記載されている。
には、以下のような問題点があった。ポリアミド樹脂組
成物は、その特性から様々な用途に利用されているが、
近年ではより成形性の高いものすなわち複雑な形状や、
より機械的強度の高いものが指向されるようになってき
た。そのため、ガラス繊維に関して、CSが配合された
樹脂の流動性を改善する必要があり、またポリアミド樹
脂との接着性をさらに高め樹脂組成物の機械的強度を高
める必要もある。
る問題に着目してなされたものである。その目的とする
ところは、CSが配合された樹脂の流動性およびポリア
ミド樹脂との接着性が高いガラス繊維、この特性を発現
させる集束剤およびそのガラス繊維を含有することによ
り補強されたポリアミド樹脂組成物を提供することにあ
る。
めに、請求項1に記載の発明の集束剤は、全固形分重量
に対して、次の各成分を固形分重量で、(A)下記化学
式〔a〕で表されるカップリング剤を1〜26重量%、 〔a〕CH2=CHCH2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)3-Si-(OCH3)3 (B)シランカップリング剤を1〜26重量%、(C)
被膜形成剤を48〜98重量%含有するものである。
1に記載の発明において、(B)シランカップリング剤
が、γ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(ア
ミノエチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラ
ン、N−β−(アミノエチル)−N’−β'−(アミノ
エチル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシランおよ
びN−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−
アミノプロピルトリメトキシシランからなる群より選ば
れる少なくとも1種であるものである。
求項1または2に記載の集束剤で処理されたものであ
る。
束剤がガラス繊維に対して固形分で0.1〜3重量%付
着したものである。
の乾燥重量に対して、次の各成分が固形分で、(A)化
学式〔a〕で表されるカップリング剤が0.01〜0.
5重量%、(B)シランカップリング剤が0.01〜
0.5重量%、(C)被膜形成剤が0.1〜2重量%付
着したものである。
成物は、請求項3〜5のいずれか1項に記載のガラス繊
維で強化されたものである。
て詳細に説明する。この発明の集束剤は、ガラス繊維に
用いられる場合に、CS配合樹脂の流動性およびポリア
ミド樹脂に対する接着性が最もよく改善されるものであ
る。
(A)化学式〔a〕CH2=CHCH2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)3-Si
-(OCH3)3 で表されるカップリング剤を1〜26重量
%、(B)シランカップリング剤を1〜26重量%、
(C)被膜形成剤を48〜98重量%含有する集束剤で
ある。(A)成分は、アミノシランカップリング剤の末
端にアリル基(CH2=CHCH-)を付加したものである。この
官能基は極性が小さく、化学的に安定である。(A)成
分は、一般のシランカップリング剤と類似の性能を示す
が、アリル基の存在により、有機物との結合性がやや緩
やかになる。すなわち、集束剤に一般のシランカップリ
ング剤のみならず(A)成分をも含有させることによ
り、ガラスフィラメントと有機物との馴染みを維持しつ
つ、CS配合樹脂の流動性を高めることができる。
(A)成分の存在によりこのような効果が発揮される理
由は明確ではないが、発明者らは、アリル基の存在によ
りガラス繊維と樹脂の極性基との化学的、物理的相互作
用が緩やかになるためではないかと思料する。ここで、
CS配合樹脂の流動性とは、樹脂中におけるCSの移動
し易さのことである。この流動性が高ければ、樹脂とC
Sの混合物が射出成形機により成形加工される場合、か
かる混合物が成形型の隅々にまで行き渡り、また成形さ
れた樹脂形成物中にCSが偏らず均等に存在するように
なる。すなわち、この流動性が高い場合は、樹脂組成物
の成形性が高いということになる。また、CSが長くな
るにしたがって、この流動性は低下し、一方樹脂組成物
の機械的強度は向上することが知られている。したがっ
て、この流動性が高ければ、より長いCSを樹脂に配合
でき、樹脂組成物の成形性と機械的強度を高いレベルで
両立できるようになる。集束剤に(A)成分を含有させ
ることは、従来の技術では知られておらず、この発明特
有の技術的思想である。
束剤の全固形分重量に対して固形分で1〜26重量%、
さらには5〜20重量%が好ましい。この含有率が1重
量%より低くなると、(A)成分の効果である流動性の
向上が発現し難くなる。対して、26重量%より高くな
ると、樹脂組成物の着色による外観不良、あるいは集束
剤製造時にガスが発生し易くなるなどの新たな問題が発
生する。
って、ガラス繊維の表面を改質し、有機物に対する馴染
みを改善させる成分である。(B)成分は、(A)成分
とアルコキシシラン基を含有する点で共通するが、アリ
ル基以外の官能基を有する点で異なる。(B)成分は、
ガラス繊維とポリアミド樹脂との接着性の向上に寄与し
うるが、CS配合樹脂の流動性を向上させることには寄
与しない。したがって、(A)成分と(B)成分とを混
合して使用することにより、上記の流動性および機械的
物性を高いレベルで両立できるようになる。(B)成分
の好ましい具体的としては、γ−グリシドオキシプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、N−β−(アミノエチル)−N’−β’−
(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、N−β−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−
γ−アミノプロピルトリメトキシシランまたはこれらの
混合物が挙げられる。集束剤における(B)成分の含有
率は、1〜26重量%、さらには5〜20重量%が好ま
しい。この含有率が1重量%より低くなると、ガラスと
樹脂との馴染みが改善され難くなる。対して、26重量
%より高くなると、樹脂組成物の着色による外観不良、
あるいは集束剤製造時にガスが発生し易くなるなどの新
たな問題が発生する。
スフィラメント同士の接着剤として、またガラス繊維上
に被膜を形成することにより、ガラス繊維が何かに接触
した際にガラス繊維が傷つくことを防止する保護膜とし
ての役割を果たす。さらに、(C)成分は、有機性の高
分子であるため、樹脂とよく馴染み樹脂とガラス繊維と
の接着性を高める効果をも発揮しうるものである。
(C)成分の好ましい例は、ポリウレタンエマルジョン
またはポリアクリル酸エステルエマルジョンである。ポ
リウレタンエマルジョンの具体例としては、イソホロン
ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、
水添メタフェニレンジイソシアネート、キシリレンジイ
ソシアネート、トリレンジイソシアネートもしくはメタ
フェニレンジイソシアネートなどのジイソシアネート類
と、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、
1,6−ヘキサンジオールもしくはプロピレングリコー
ルなどのジオール類またはアジピン酸もしくはセバチン
酸などの脂肪族ジカルボン酸類とのエステル化物のエマ
ルジョンが挙げられる。さらには、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコールエーテルもしくは1,
4−ポリブタンジオールエーテルのエマルジョンまたは
ポリオールとの反応物より得られるエマルジョンが挙げ
られる。また、ポリアクリル酸エステルエマルジョンの
具体例としては、アクリル酸またはメタアクリル酸と、
メタノール、エタノール、プロパノールまたはブタノー
ルとのエステル類の重合物のエマルジョンが挙げられ
る。
重量に対して固形分で48〜98重量%、さらには60
〜90重量%が好ましい。この含有率が48重量%より
低くなると、ガラスフィラメント間の結合力が弱くな
り、ガラス繊維の毛羽やフィラメント表面に傷が発生し
易くなる。対して、98重量%より高くなると、(A)
および(B)成分の含有量が低くなりすぎるため、これ
らの成分による効果を抑制してしまうことになる。
れる。すなわち、上記各成分のエマルジョンが市販され
ているので、市販品を攪拌しながら混合することで製造
される。なお、エマルジョンは放置されると沈殿を起こ
すため、製造後使用されるまで常時攪拌機による攪拌作
業が必要である。なお、この発明の集束剤は、ガラスフ
ィラメントへの塗布のし易さや、ガラス繊維に塗布され
てから乾燥するまでの時間などを考慮して、全固形分濃
度 2 〜20重量%にするのことが適当である。上記濃
度に調整するため、水またはアルコール溶媒を用いても
よい。また、この発明の集束剤は、各成分の効果を損な
わない範囲で、公知の潤滑剤、界面活性剤、帯電防止
剤、粘着剤などを含有することができる。
フィラメントに塗布される。この方法について特に限定
はないが、アプリケーターを用いた接触式の方法などが
挙げられる。
は、フィラメント間に存在してそれらを接着し、1本の
ガラス繊維を形成させる。ガラス繊維に対する集束剤の
付着量は、ガラス繊維の乾燥重量に対して、固形分で
0.1〜3重量%が好ましい。この付着量が0.1重量
%より低い場合は、集束剤がガラス繊維上に均一に存在
し難く、その機能が十分に発揮されない。対して、3重
量%より高い場合は、集束剤がガラス繊維上に必要以上
に付着していることになり、より以上の効果が発揮され
難い。
は、ガラス繊維の乾燥重量に対して、固形分で、(A)
化学式〔a〕で表されるカップリング剤が0.01〜
0.5重量%、(B)シランカップリング剤が0.01
〜0.5重量%、(C)被膜形成剤が0.1〜2重量%
付着していることが好ましい。この発明の集束剤を使用
する場合は、上記範囲内の付着率となる。
ラメントは、その種類を特に限定されるものではない
が、樹脂組成物の機械的強度を向上させるという目的か
らして、高強度ガラスが好ましい。ただし、この発明の
集束剤は、無アルカリガラスに対しても高強度ガラスと
同様の効果を発揮しうるものである。
ービングまたはCSとして樹脂と配合されるが、その形
態は特に限定されるものではない。しかし、流動性の点
からみれば、CSが最も好ましい形態ということができ
る。また、ガラス繊維で強化される樹脂は、その種類を
特に限定されるものではないが、広く一般に利用されて
いる射出成形に適するという観点からは熱可塑性樹脂が
好ましいと考えられる。さらに、ポリアミド樹脂が、こ
の発明のガラス繊維との接着性の点から最適の樹脂であ
る。
ド樹脂組成物は、耐熱性が高く、下記実施例に示すよう
に流動性および機械的強度に優れ、またこれらがバラン
スよく発揮されるものである。したがって、形状が複雑
で成形が難しいもの、例えばラジエタータンクなどに適
した樹脂組成物である。
を具体的に説明する。
で、市販のエマルジョンを混合し攪拌しつつ集束剤を製
造した。この際、溶液温度は10〜20℃に保たれてい
た。また、集束剤の全固形分濃度を10重量%に調節す
るため、溶媒として純水を適宜加えた。この集束剤をア
プリケーターを用いてガラスフィラメントに塗布し、そ
の1,000本を集束して巻き取りガラス繊維ストラン
ドを得た。このガラス繊維ストランドを乾燥させ、その
後長さ3mmに切断しCSを製造した。
9重量%であり、以下の方法で測定した。先ず、上記C
Sを加熱し残留水分などの溶媒を蒸発させた後、CSの
乾燥重量を測定する。次に、その乾燥させたCSをさら
に500℃程度まで加熱し、集束剤の固形分をも全て揮
発させる。その後、CSの重量を再度測定し、その重量
の差から集束剤の付着率を算出する。
ブレンダーで混合し、定法に従い溶融押出機を用いて適
宜切断して混合物ペレットを製造した。この混合物ペレ
ットにおけるガラス繊維の含有率は、30重量%であっ
た。この混合物ペレットを射出成型機に投入し、下記試
験方法に定める形状の試験片を製造した。
う。 〔曲げ強度〕ASTM D790に従う。 〔アイゾット強度〕ASTM D256(ノッチ付き)
に従う。 〔流動性〕ASTM D1238に従う。
0×100×2mmの平板成形用金型を取り付け、上記混
合物ペレットを射出し、ポリアミド樹脂組成物を製造し
た。この樹脂組成物は、ガラス繊維の偏在がなく、外観
上の欠点も見当たらなかった。
以外は実施例1と同様にして、集束剤、ガラス繊維およ
びポリアミド樹脂組成物を製造した。その結果を下記
「表1」に記載する。
アミドの種類を適宜変更し、それ以外は実施例1と同様
にして、集束剤、ガラス繊維およびポリアミド樹脂組成
物を製造した。その結果を下記「表1」に記載する。
のが比較例2〜4である。その結果を下記「表1」に記
載する。
が判る。実施例1〜4と比較例1〜4とを比較すること
により、(A)成分が存在する場合は、引っ張り強度、
曲げ強度、アイゾット衝撃強度および流動性がバランス
よく向上することが判る。
とにより、集束剤の(C)成分においてポリウレタンエ
マルジョンの方がポリアクリル酸エステルエマルジョン
よりも、ポリアミド樹脂組成物の物理的強度をより高め
ることが判る。
るため、次のような効果を奏する。請求項1に記載の発
明の集束剤によれば、各成分を適量含有するので、CS
配合樹脂の流動性とガラス繊維ポリアミド樹脂間の接着
性とをバランスよく向上させることができる。
請求項1に記載の発明の効果に加えて、(B)成分が限
定されているので、ガラス繊維とポリアミド樹脂との接
着性をより効果的に向上させることができる。
ば、この発明の集束剤を用いたものであるので、CSに
加工され樹脂に配合された場合に樹脂の流動性を高め、
かつポリアミド樹脂との接着性をも高めることができ
る。
ば、集束剤が適量付着したものであるので、この発明特
有の効果を的確に発揮させることができる。
ば、各成分が適量付着したものであるので、この発明特
有の効果を的確に発揮させることができる。
成物によれば、この発明のガラス繊維で強化されたもの
であるので、成形性および機械的強度の高いものを得る
ことができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 全固形分重量に対して、次の各成分を固
形分重量で、(A)下記化学式〔a〕で表されるカップ
リング剤を1〜26重量%、 〔a〕CH2=CHCH2-NH-(CH2)2-NH-(CH2)3-Si-(OCH3)3 (B)シランカップリング剤を1〜26重量%、(C)
被膜形成剤を48〜98重量%含有する集束剤。 - 【請求項2】 上記(B)シランカップリング剤が、γ
−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエ
チル)−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−
β−(アミノエチル)−N’−β'−(アミノエチル)
−γ−アミノプロピルトリエトキシシランおよびN−β
−(N−ビニルベンジルアミノエチル)−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシランからなる群より選ばれる少な
くとも1種である請求項1に記載の集束剤。 - 【請求項3】 請求項1または2に記載の集束剤で処理
されたガラス繊維。 - 【請求項4】 集束剤がガラス繊維に対して固形分で
0.1〜3重量%付着した請求項3に記載のガラス繊
維。 - 【請求項5】 ガラス繊維の乾燥重量に対して、次の各
成分が固形分で、(A)化学式〔a〕で表されるカップ
リング剤が、0.01〜0.5重量%、(B)シランカ
ップリング剤が、0.01〜0.5重量%、(C)被膜
形成剤が、0.1〜2重量%付着したガラス繊維。 - 【請求項6】 請求項3〜5のいずれか1項に記載のガ
ラス繊維で強化されたポリアミド樹脂組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10364999A JP3491225B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 集束剤、それで処理されたガラス繊維およびそのガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂組成物 |
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|---|---|---|---|
| JP10364999A JP3491225B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 集束剤、それで処理されたガラス繊維およびそのガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000303359A true JP2000303359A (ja) | 2000-10-31 |
| JP3491225B2 JP3491225B2 (ja) | 2004-01-26 |
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ID=14359635
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10364999A Expired - Lifetime JP3491225B2 (ja) | 1999-04-12 | 1999-04-12 | 集束剤、それで処理されたガラス繊維およびそのガラス繊維で強化されたポリアミド樹脂組成物 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3491225B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010270317A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-12-02 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 樹脂組成物 |
-
1999
- 1999-04-12 JP JP10364999A patent/JP3491225B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010270317A (ja) * | 2009-04-20 | 2010-12-02 | Asahi Kasei Chemicals Corp | 樹脂組成物 |
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| JP3491225B2 (ja) | 2004-01-26 |
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