JP2014019861A

JP2014019861A - 複合結晶性ポリマーと複合結晶性ポリマー製品

Info

Publication number: JP2014019861A
Application number: JP2012163323A
Authority: JP
Inventors: Norimasa Asakura; 則政朝倉; Hirotsugu Hidekura; 裕嗣秀倉; Kenta Hidekura; 健太秀倉
Original assignee: Nikou Giken Co Ltd
Current assignee: Nikou Giken Co Ltd
Priority date: 2012-07-24
Filing date: 2012-07-24
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】耐熱性、軽量化を実現できる複合結晶性ポリマーと、それを成型した複合結晶性ポリマー製品を提供する。
【解決手段】本発明の複合結晶性ポリマーは、結晶性ポリマーにファインセラミックス及びグラスファイバ混和したものである。前記混合比率はファインセラミックス１０〜３０％（重量％：以下同じ）及びＧＦ３０〜１０％の範囲で選択することができる。ファインセラミックスには八チタン酸カリウム繊維を使用することも、八チタン酸カリウム繊維にＴｉｓｍｏ（ティスモ：大塚化学（株）の商品）を使用することもできる。本発明の複合結晶性ポリマー製品は、前記複合結晶性ポリマーを溶融し、真空環境下で攪拌して、予め混和されているファインセラミックス、又はファインセラミックス及びＧＦを結晶性ポリマーに分散させ、それを成型した製品である。
【選択図】なし

Description

本発明は複合結晶性ポリマーと、それを溶融して成型した複合結晶性ポリマー製品に関するものである。

エンジンカバー、インテークマニホールド、モーターカバーをはじめとする各種工業部品や製品（以下、まとめて「製品」という。）には、樹脂成型品が使用されている。各種樹脂のうち、結晶性ポリマーであるナイロン６、ナイロン６６は、結晶構造が安定し、成型後の部品や製品が軽量、安価であることから、各種分野で使用されている。

ナイロン６、ナイロン６６は、本来の物性、特に耐熱性、曲げ弾性率の向上、改善を狙って、充填剤として、ガラスパウダー、ガラスビーズ、ガラス短繊維等々を１０〜４０％混和させて複合材料とし、それを溶融し、成型して、工業部品や精密部品としてきた。
しかし、それら複合材料を使用した製品は従前のものより（１）重量が重い、（２）反りや変形が大きい、（３）寸法精度が悪い等々の欠点があった。

前記反りや変形が大きいこと、寸法精度が悪いことの理由の一つは、溶融成型後の熱可塑性樹脂の分子が凝集し、結晶化して縮まることによるものと思われる。

特開平７−１８８５５０号公報

ナイロン６、ナイロン６６に、ガラスパウダー、ガラスビーズ、ガラス短繊維等々を混和した場合の諸問題を改善するものとして、特許文献１のポリアミド系樹脂組成物がある。

特許文献１の組成物は、吸湿による機械的強度の低下を抑え、衝撃特性に優れるといった効果はあるが、成型後の反りや変形を抑制し、軽量化を実現し、曲げ強さ、曲げ弾性率、曲げ撓み（破断）、熱加重撓み温度（０．４５ＭＰａ）が必ずしも十分ではなかった。

本発明の目的は、溶融成型後の反りや変形が少なく、軽量化を実現できる複合結晶性ポリマー（モノマーの場合もある：以下同じ）と、それで成型した複合結晶性ポリマー製品を提供することにある。

本発明の複合結晶性ポリマーは、結晶性ポリマーにファインセラミックス及びグラスファイバ（ＧＦ）を混和したものである。この場合、混合比率はファインセラミックス１０〜３０％（重量％：以下同じ）及びＧＦ３０〜１０％とすることができる。
ファインセラミックスに八チタン酸カリウム繊維を使用することも、八チタン酸カリウム繊維にＴｉｓｍｏ（ティスモ：大塚化学（株）の商品）を使用することもできる。必要に応じて、他のものを適量混和することもできる。

本発明の複合結晶性ポリマー製品は、前記複合結晶性ポリマーを溶融し、真空環境下で攪拌して当該溶融した結晶性ポリマーに、それに予め混和されているファインセラミックス、又は、ファインセラミックスとＧＦを分散させ、それを型（金型、シリコン型）で成型したものである。ここでの攪拌はファインセラミックス又はファインセラミックスとＧＦを結晶性ポリマーに均等に分散させることの他に脱泡目的もある。

本件出願の複合結晶性ポリマーは、そのまま溶融して成型することにより、従来のガラス入り複合結晶性ポリマーよりも、反りや変形が少なく、寸法精度が良く、成型し易く、耐熱性に優れ、軽量な製品を成型することができる。

本件出願の複合結晶性ポリマー製品は、従来のガラス入り複合結晶性ポリマー製品に比して、反りや変形が少なく、寸法精度が良く、成型し易く、耐熱性に優れ、軽量なものとなる。

（実施形態１）
本発明の複合結晶性ポリマーの一例は、結晶性ポリマーとしてナイロン６を使用し、それにファインセラミックス、（八チタン酸カリウム繊維）を１０〜３０％とＧＦ１０％を混和した。この場合、八チタン酸カリウム繊維としてティスモＤ１０１を使用することができる。ティスモＤ１０１はアミノシラン処理されたものが好ましい。ティスモＤ１０１のみが１０％以下では前記目的を達成することが難しく、３０％以上、ＧＦ１０％以上ではナイロン６の特性が損なわれる虞がある。

ナイロン６をベースにグラスファイバ（ＧＦ）３０％を混和した複合結晶性ポリマーと、ナイロン６にティスモＤ１０１を１０％混和した複合結晶性ポリマーと、ナイロン６にティスモＤ１０１、１０％及びＧＦ２０％を混和した三種の複合ナイロン６を溶融し、真空環境下で攪拌して、ナイロン６に、予め混和されている前記混和剤を分散させ、それを成型して３種の試験品を作製した。夫々の試験品の物性測定データは表１に示すようになった。測定は、ＩＳＯ３１６７に従い行った。

前記ナイロン６には、例えば、ドイツSLM solutions GmbH社のナイロンＰＡ３０００が適し、真空引きは５分で１．５ｋＰa程度が好ましい。

試験内容
・曲げ試験Ｎ＝３
・熱加重撓み温度試験Ｎ＝２

前記、ＧＦ３０％の場合は粘度が高く、型に流し込み難かった。ティスモＤ１０１が１０％のみの場合は機械的強度（曲げ強さ、曲げ弾性率、曲げ撓み（破断）、熱加重撓み温度（０．４５ＭＰａ））が必ずしも十分ではなく、ティスモＤ１０１、１０％及びＧＦ２０％の場合は機械的強度が向上し、反りや変形が少なく、寸法精度が良く、成型し易く、耐熱性に優れ、軽量な試験品を得ることができた。

前記混合比率はファインセラミックス１０〜３０％（重量％：以下同じ）及びＧＦ３０〜１０％の範囲で選択することができる。

軽い製品ができた理由は、八チタン酸カリウム繊維の結晶構造はＴｉＯ₆八面体の連鎖がトンネル構造を形成しているため、八チタン酸カリウム繊維が充填剤として結晶性ポリマー（モノマーの場合もある）中に混和された場合、このトンネル構造の隙間が嵩比重の容量増大効果を発揮し、従来からのガラス入りナイロン６で成形された製品よりも軽い製品ができたものと思われる。

反り、変形の少ない製品ができた理由は、八チタン酸カリウム繊維の結晶構造はＴｉＯ₆八面体の連鎖がトンネル構造を有し、このトンネル構造の隙間が結晶性ポリマーの結晶化発生時に生じるポリマーの収縮歪をダンパー効果（緩衝効果）で吸収し、歪、即ち製品の反り、変形を防止するためと思われる。

実験はしていないが、ベースがナイロン６、その他の結晶性ポリマーの場合も、混和剤の特性上、同じ効果が得られるものと思われる。

Claims

結晶性ポリマー（モノマーの場合もある：以下同じ）にファインセラミックス及びグラスファイバ（ＧＦ）を混和したことを特徴とする複合結晶性ポリマー。
請求項１記載の複合結晶性ポリマーにおいて、ファインセラミックス１０〜３０％（重量％）、グラスファイバ（ＧＦ）３０〜１０％の混合比率であることを特徴とする複合結晶性ポリマー。
請求項１又は請求項２記載の複合結晶性ポリマーにおいて、ファインセラミックスに八チタン酸カリウム繊維を使用したことを特徴とする複合結晶性ポリマー。
請求項３記載の複合結晶性ポリマーにおいて、八チタン酸カリウム繊維がティスモ（大塚化学（株）の商品）であることを特徴とする複合結晶性ポリマー。
請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の複合結晶性ポリマーを溶融し、真空環境下で攪拌して、結晶性ポリマーに予め混和されているファインセラミックス又はファインセラミックス及びＧＦを分散させて、成型したことを特徴とする複合結晶性ポリマー製品。