JPH01167370A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野１ 本発明は、熱可塑性樹脂組成物に関し、更に詳しくは、
熱可塑性樹脂と異形断面ポリエステル繊維を主体とする
産業材料等の用途に適した成形用熱可塑性樹脂組成物に
関する。 【従来の技術ｌ 樹脂複合材料用の樹脂マトリックスとしては、ポリオレ
フィン、ナイロン等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、不
飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることが
できる。また、樹脂補強用材料としては、従来から主と
してガラス繊維が用いられてきた。しかしながら、最近
ではポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維等の有機合
成繊維をガラス繊維と共に使用することで、ガラス繊維
の剛性および有機合成繊維の弾性が相乗的に効果を発現
し、成形された樹脂製品において各種物理性能の向上が
認められ、更に有機合成繊維とガラス繊維の比重の差が
そのまま樹脂複合成形品の軽量化にもつながることが明
らかとなった。 樹脂マトリックスのような有機ポリマーとガラス繊維、
有機合成繊維のような異種材料とを複合させようとする
ときには、両者の親和性が樹脂複合成型品の性能を大き
く左右する。しかしながら、−船釣には有機合成繊維と
樹脂マトリックスの親和性は極めて低く、接着不良を生
じやすいという問題点がある。 そこで有機合成繊維と樹脂マトリックスとの接着性を向
上させるため多くの研究がなされ、繊維に被覆材を付与
して両者の界面の物理的性質および化学的性質を変化さ
せ親和性を高めることが提案されている０例えば特開昭
５４−５５０７７号公報には、合成ゴムラテックスをポ
リエステル繊維に付与し加熱して重合体の被膜をポリエ
ステル繊維の表面に形成した後、樹脂マトリックスに配
合する方法が開示されている。また、特開昭６１−１９
８７９号公報には、有機官能性シランをポリエステル繊
維表面に付着させる方法が開示されている。しかしなが
ら、これらの表面処理を行なうことによって確かにポリ
エステル繊維と樹脂マトリックスとの親和性はかなり改
善されるが、繊維・樹脂間の接着性の向上はまだ充分と
はいえず、樹脂複合成形品の曲げ強度、曲げ弾性率等の
物理的な性能の点および表面の凹凸、歪み等の外観形状
の点で改良が望まれていた。 〔発明が解決しようとする問題点１ 本発明者らは、このような問題点を改善し、物理性能、
外観形状の点で実用に耐え得る成型材料を開発すべく鋭
意研究した結果、特定の熱可塑性樹脂に異形断面ポリエ
ステル繊維を配合することにより、強度、剛性、加工性
、寸法安定性、成形物の外観等の点で優れた成形用熱可
塑性樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に到達
した。 【問題点を解決するための手段］ すなわち、本発明は、異形断面を有するポリエステル繊
維を、該ポリエステルの軟化点より３０℃以上低い軟化
点を有する熱可塑性樹脂に、１０〜６０重量％の割合で
配合してなる熱可塑性樹脂組成物である。 【作用】 本発明に用いる熱可塑性樹脂は、その軟化点が異形断面
繊維を構成するポリエステルの軟化点よりも３０℃以上
低いものであることが必要である。 このような熱可塑性樹脂の好ましい具体例としては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ナイロン−６、ポリスチ
レン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、ポリアセ
タールおよびポリカーボネートが挙げられる。熱可塑性
樹脂の軟化点とポリエステルの軟化点との温度差が３０
℃未満の場合には、熱可塑性樹脂組成物の溶融時にポリ
エステル繊維に収縮、脆化等の現象が発生するので好ま
しくない。 なお、本発明にいう軟化点とは、ビカット試験（ＪＩＳ
　Ｋ　７２０６）により測定される値をいう。 本発明に用いる異形断面を有するポリエステル繊維（以
下、異形断面ポリエステル繊維と略称する。）とは、そ
の繊維断面における断面輪郭周長と同一ポリマーからな
り同一のデニールを有する円形断面繊維の断面輪郭周長
との比（以下、異形指数と略称する。）を求めた際に、
その異形指数が１．２以上であるポリエステル繊維をい
う。 樹脂マトリックスとポリエステル繊維とは、その界面物
質によって親和性を有している、つまり接着性を有して
いるので、異形断面ポリエステル繊維の単位体積当りの
接着面積は広ければ広いほど接着強度は大となる。した
がって、異形指数が大きければ大きい程接着面積は広く
なり、繊維と樹脂マトリックスとの良好な接着が達成さ
れる。 異形指数が１．２が未満の場合には、接着面積の増大が
僅かであり、円形断面を有する通常のポリエステル繊維
を使用する場合と比較してそれ程接着性の向上が期待で
きない。 また、その断面形状としては、特Ｃ；限定されるもので
はないが、三葉型や四葉型のように突起部を有するもの
が特に好ましい。異形断面繊維がこのような突起部を有
する場合には、必然的に異形率が大きくなると同時に、
樹脂マトリックスと繊維との混合に際して、突起同志が
障害となり、突起のない繊維と比較すると、繊維が引き
揃いにくくなるため、樹脂マトリックス内におけるポリ
エステル繊維の分散性を向上させることができる。 本発明に用いる異形断面を有するポリエステル繊維のポ
リエステル基質の好ましい具体例としては、それを構成
する繰り返し単位の８０モル％以上がエチレンテレフタ
レートからなるものであり、共重合体も含まれる。共重
合成分としては、イソフタル酸、アジピン酸、セバシン
酸、ｐ−β−オキシエトキシ安息香酸、ジフェニルエー
テル−４，４°−ジカルボン酸、ジフェノキシエタン−
４，４“−ジカルボン酸等のジカルボン酸成分およびプ
ロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサメチレン
グリコール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン
ジメタツール等のグリコール類が用いられる。これらポ
リエステルは、エステル交換反応を経て重縮合を行なう
方法、直接エステル化反応を経て重縮合を行なう方法、
あるいはこれらの方法によって得られたポリマーを固相
重合する方法のいずれの方法によって得られたポリマー
も使用することができる。 本発明に用いる異形断面ポリエステル繊維は、ミルドフ
ァイバー、カットファイバー、フィラメント等各種の形
態のものが使用できる。 本発明に用いる異形断面ポリエステル繊維としては、単
繊維繊度が１．０〜１０．０デニール、より好ましくは
１．０〜５．０デニール、強度が３〜ｌａｇ／デニール
、伸度が９〜４０％および沸水収縮率が０．５〜ｌ０１
０％であるものが好ましい。 異形断面ポリエステル繊維のデニールは、成型品に充分
な物理的性能を与えるため、更に製造工程での樹脂マト
リックスとの混合分散性が良好で、かつ混合操作中に受
ける機械的な引張り応力に耐える必要があることから、
　１．０デニ一ル以上であることが好ましい、また、単
繊維デニールがＩＯ０θデニールを越える場合には、繊
維の単位体積すなわち重量当りの樹脂マトリックスとの
接着面積の低下が大きくなり、異形断面ポリエステル繊
維を使用する意味が薄れ、良好な接着性を維持すること
ができにくくなるため好ましくない。 また、強度、伸度については、単繊維の強度が３ｇ／デ
ニール未満または伸度が４０％を超える場合には、成形
品に充分な強度、特に耐衝撃性な与えることが困難とな
るため好ましくない、逆に強度が１０ｇ／デニールな超
える異形断面ポリエステル繊維を使用した場合には、成
形品には充分な物理的性能を与えることができるが、製
糸工程での安定性の低下、製造コストアップの問題が発
生するため好ましくない。 一般に強度と伸度は表裏の関係にあり、強度向上を計れ
ば伸度が低下する。したがって、この製造時の安定性低
下の問題は伸度９％未満の繊維においても同様に発生す
る０強度が１０ｇ／デニールな超え、かつ伸度が９％未
満の異形断面ポリエステル繊維を試験的に製造し、樹脂
強化材料として供し、樹脂複合成形品の性能を評価した
ところ、強度向上に見合っただけの性能向上は望めない
ことが明らかとなった。したがって、本発明に用いる異
形断面ポリエステル繊維の強度の上限は１０ｇ／デニー
ル、また伸度の下限は９％とすることが望ましい。 沸水収縮率は、成形品の外観に及ぼす影響が大きいファ
クターである０例えば沸水収縮率が１０，０％の異形断
面ポリエステル繊維を補強材料として用いた（１５重量
％含有）ポリプロピレン樹脂を１９０℃の金型で成形し
たときの成形品の金型寸法に対する収縮率は０．７％で
あるが、沸水収縮率が１１．８％および１２．８％の異
形断面ポリエステル繊維を用い同様にして得た成形品の
収縮率は、それぞれ１．１２％および１．４％と急激に
増加し、成形品にクラックを起す原因となる。また沸水
収縮率が０．５％未満の異形断面ポリエステル繊維を用
いると、曲げ強度が１．１ｋｇ／ｍｍ”とグラスファイ
バーを用いた成形品の６．７ｋｇ／　ｍｍ”に較べｌ／
６以下と非常に低い値を示した。この原因は、沸水収縮
率を０．５％未満にするための繊維製造時の高熱履歴に
より繊維が脆化しているためである。 本発明の熱可塑性樹脂組成物における異形断面ポリエス
テル繊維の配合割合は、熱可塑性樹脂組成物に対して１
５〜６０重量％であり、好ましくは２０〜５５重量％で
ある。１５重量％未満では、剛性、寸法安定性、耐熱性
、塗装性等の点で分割型複合繊維添加による改善効果が
小さく、６０重量％を超える場合には、可塑剤等を加え
ても流動性が悪くなり、成形性の点で問題が生ずるとと
もに、強度的にも脆くなり実用性に乏しくなる。 本発明の熱可塑性樹脂組成物には、剛性を増すためにガ
ラス繊維を併用することが好ましい、ガラス繊維の添加
量は、０〜５０重量％、より好ましくは５〜４０重量で
ある。また、無機充填材として炭酸カルシウム、珪酸マ
グネシウム、硅酸アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸カ
ルシウム等、更には樹脂用可塑材を使用することができ
る。異形断面ポリエステル繊維と無機質充填剤を併用し
た場合は、難燃性、剛性、耐熱性等の物性面での改良効
果が得られるが、無機充填剤を少量添加することにより
異形断面ポリエステル繊維の分散を向上させる効果も認
められ、結果として耐衝撃強度も改善される。 熱可塑剤樹脂にこれら各種の配合物を均一に混合させる
には、バンバリーミキサ−、ロールミキサー、ニーダ−
１押出機、高速回転ミキサー等、一般に樹脂と充填剤を
混合するのに利用されている装置および方法がそのまま
適用できる。 本発明の熱可塑性樹脂組成物には、必要に応じ更に着色
剤、光安定剤、酸化防止剤等の各種添加剤を含有するこ
とができる。

【実施例】

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。 実施例１ メルトフローインデックスが３０、エチレン含有量８重
量％のエチレンーブロビレンブロックボリマ−（軟化点
１６５℃）４０重量部、メルトフローインデックスが２
０の高密度ポリエチレン（軟化点１２９℃）　１５重量
部、三葉状断面のポリエチレンテレフタレート繊維（軟
化点２３５℃、繊維長６齢）１０重量部、グラスファイ
バー（直径１１μ、繊維長ｌへインチ）　１５重量部お
よび炭酸カルシウム（平均粒径３ｐａ）２０重量部を配
合し、１７０℃に加熱されたニーダ−で混合し、本発明
の熱可塑性樹脂組成物を得た。ポリプロピレン樹脂の樹
脂温が１９０℃となる条件で射出成形し、引張強度、曲
げ弾性率およびアイゾツト衝撃強度の測定用試験片をそ
れぞれ射出成形した。 使用した三葉状断面のポリエチレンテレフタレート繊維
の物性と本発明の熱可塑性樹脂組成物の物性の評価結果
を第１表に示した。なお、引張強度、曲げ弾性率、アイ
ゾツト衝撃強度は、ＪＩＳ−に−６９１１に準拠して測
定した。 第１表から明らかなように、本発明の熱可塑性樹脂組成
物は、アイゾツト衝撃強度が著しく優れている。 比較例１ 三葉状断面のポリエチレンテレフタレート繊維を使用せ
ずにグラスファイバー２０重量部を使用したことを除き
、実施例１と全く同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た
。得られた熱可塑性樹脂組成物の物性の評価結果を第１
表に示した。 比較例２ 三葉状断面のポリエチレンテレフタレート繊維に代え、
円形断面のポリエチレンテレフタレート繊維を使用した
ことを除き、実施例１と全く同様にして熱可塑性樹脂組
成物を得た。使用したポリエチレンテレフタレート繊維
の物性と得られた熱可塑性樹脂組成物の物性の評価結果
を第１表に示した。 参考例１ 伸度が４０％以上の三葉状断面のポリエチレンテレフタ
レート繊維を使用したたことを除き、実施例１と全く同
様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。使用したポリエチ
レンテレフタレート繊維の物性と得られた熱可塑性樹脂
組成物の物性の評価結果を第１表に示した。 参考例２ 沸水収縮率が１０％以上の三葉状断面のポリエチレンテ
レフタレート繊維を使用したたことを除き、実施例１と
全く同様にして熱可塑性樹脂組成物を得た。物性の評価
結果を第１表に示した。ここで用いた異形断面ポリエチ
レンテレフタレート繊維は沸水収縮率が高すぎるため、
実施例１に比較すると得られた成型品の外観すなわち表
面平滑性に劣るものであった。 第１表 実施例２〜４および比較例３〜５ 熱可塑性樹脂として、メルトフローインデックスが２０
のポリエチレン（軟化点１２９℃）、相対粘度２．５（
９５％硫酸中、２５℃）のナイロン−６（軟化点２００
℃）、およびメルトフローインデックスが８．５のポリ
スチレン（軟化点９５℃）を用いたことを除き、実施例
１と同様にして第２表に示した割合で各種成分を配合し
熱可塑性樹脂組成物を得た。 得られた熱可塑性樹脂組成物の物性の評価結果を第２表
に示した。 〔発明の効果Ｊ 本発明の熱可塑性樹脂組成物は、従来の繊維強化熱可塑
性樹脂組成物に比較し、アイゾツト衝撃強度が著しく優
れている。したがって、耐衝撃性が重視される分野で特
に有効に使用できる。また、押出成型、射出成型等各種
の成型法により成型することが可能であるが、特に−旦
シートを製造し、それを真空成型等により二次加工する
のに適している。したがって、その成型品の優れた耐衝
撃性、良好な外観、軽量性を生かして自動車部品等に好
適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明の熱可塑性樹脂組成物に
おける繊維の充填状態を示す模式図である。第３図は、
通常の円形断面繊維を充填した従来の熱可塑性樹脂組成
物における繊維の充填状態を示す模式図である。 ｌ：繊維　　　　　　２：熱可塑性樹脂第１図　　　　
　　第２図 第３図 手続７山ＩＥ　”Ｆ’？　　（自発） 昭和８３年３月２２０

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）異形断面を有するポリエステル繊維を、該ポリエ
   ステルの軟化点より３０℃以上低い軟化点を有する熱可
   塑性樹脂に、１０〜６０重量％の割合で配合してなる熱
   可塑性樹脂組成物。
2. （２）熱可塑性樹脂が、ポリエチレン、ポリプロピレン
   、ナイロン−６、ポリスチレン、アクリロニトリル−ス
   チレン共重合体、ポリアセタールおよびポリカーボネー
   トからなる群より選ばれた一種以上である特許請求の範
   囲第１項記載の熱可塑性樹脂組成物。
3. （３）ポリエステル繊維の、単繊維繊度が１．０〜１０
   ．０デニール、強度が３〜１０ｇ／デニール、伸度が９
   〜４０％および沸水収縮率が０．５〜１０．０％である
   特許請求の範囲第１項記載の熱可塑性樹脂組成物。