JPH0140061B2

JPH0140061B2 -

Info

Publication number: JPH0140061B2
Application number: JP56159509A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Tadokoro; Masashi Furumoto; Takuji Mogi
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1981-10-08
Filing date: 1981-10-08
Publication date: 1989-08-24
Also published as: JPS5861149A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、補強材として無機質繊維を含み、
機械的強度に優れた性能を発揮する強化熱可塑性
樹脂組成物に関する。従来より、熱硬化性又は熱可塑性樹脂に所定の
割合で無機質繊維を配合し、その機械的強度、耐
熱性、寸法安定性等の性能を向上させることは広
く一般に行なわれている。そして、この目的で使
用される無機質繊維としては、炭素繊維、ガラス
繊維、ボロン繊維、アスベスト繊維、ロツクウー
ル等があり、特に炭素繊維が比強度、比弾性率、
導電性等の特性において優れた性能を発揮するこ
とが知られている。また、この炭素繊維が補強材
として配合された炭素繊維強化樹脂は、主として
熱硬化性樹脂がマトリツクスとして使用され、宇
宙航空機器の分野やスポーツ機器の分野等を中心
としてその需要が拡大しているが、今日において
はその成形上の問題等から熱可塑性樹脂をマトリ
ツクスとした炭素繊維強化樹脂も特に機械部品を
中心としてその用途が拡大し、需要が向上してい
る。しかしながら、この炭素繊維は、例えばポリア
クリロニトリル繊維、ピツチ系繊維等の有機繊維
を窒素気流中で700〜1800℃に加熱して炭化させ
ることにより製造するので、極めて高価であり、
樹脂に配合して優れた特性を発揮させることがで
きる点について十分に認識されているにもかかわ
らず、限られた用途以外には使用されていないの
が現状である。本発明者等は、かかる観点に鑑み、安価でしか
も機械的強度に優れた性能を発揮する強化熱可塑
性樹脂組成物について鋭意研究を重ねた結果、驚
くべきことには、熱可塑性樹脂に配合される炭素
繊維の一部をある特定の鉱物繊維に置き換えるこ
とにより、衝撃強度及びウエルド強度において炭
素繊維のみを配合した強化熱可塑性樹脂よりも優
れた性能を発揮することを見い出し、本発明を完
成したものである。すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂65〜95重量
％と無機質繊維５〜35重量％とを主体とする組成
物であり、上記無機質繊維のうち40〜90重量％が
繊維長１〜10mmの炭素繊維であつて、残りの10〜
60重量％がロツクウールを破砕してその粒子部分
を除去した平均繊維長100〜150μ及び平均繊維径
２〜10μの範囲内にある鉱物繊維である強化熱可
塑性樹脂組成物を提供するものであり、特に好ま
しい実施態様としては、熱可塑性樹脂がポリプロ
ピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタ
ール、ポリフエニレンスルフイド、ポリフエニレ
ンオキサイド、ポリスルホン等の結晶性熱可塑性
樹脂である強化熱可塑性樹脂組成物を提供するも
のである。本発明において、熱可塑性樹脂としては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等の炭化水素化合物の
重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ弗化ビニリデン等
のハロゲン化炭化水素化合物の重合体、ポリビニ
ルアルコール、ポリビニルエーテル等の不飽和ア
ルコール又はエーテルの重合体、ポリアクリル酸
メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニ
ル等の不飽和カルボン酸又はそのエステルの重合
体、ポリアクリルニトリル等の不飽和ニトリルの
重合体、ポリビニルアミン、ポリアクリルアミド
等の不飽和アミン又はアミドの重合体、ポリスチ
レン、ポリ塩化スチレン等のスチレン系重合体、
あるいは、上記各単量体のうちの二種以上が重合
して得られる共重合体、ポリアミド、ポリエチレ
ンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート
等のポリエステル、ポリアセタール、ポリフエニ
レンスルフイド、ポリフエニレンオキサイド、ポ
リスルホン等を挙げることができる。これらの熱
可塑性樹脂は単独で用いてもよく、また、二種以
上を組合せて用いてもよい。熱可塑性樹脂として特に好ましいものは、ポリ
プロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリア
セタール、ポリフエニレンスルフイド、ポリフエ
ニレンオキサイド、ポリスルホン等の結晶性熱可
塑性樹脂を挙げることができる。このうちポリプ
ロピレンとしては、従来公知の方法で製造される
プロピレンホモポリマー及びプロピレンと炭素数
２〜18のα−オレフインとのランダム共重合体又
はブロツク共重合体があげられる。また、本発明で使用する炭素繊維は、ポリアク
リルニトリル、レーヨン等の有機繊維や、石油ピ
ツチ、タールピツチ等のピツチを原料として繊維
化したピツチ系繊維を窒素気流中で700〜1800℃
に加熱し、炭化して作られるものであり、また、
さらに2500〜2700℃に加熱して黒鉛化したいわゆ
る黒鉛繊維も含まれ、その形状は、長さ１〜10mm
に切断された短繊維、いわゆるチヨツプドストラ
ンドである。さらに、本発明において、鉱物繊維とは、ロツ
クウール（岩綿、スラグウール、鉱さい綿とも称
される）をいい、CaO20〜45重量％、SiO₂30〜
50重量％及びAl₂O₃5〜20重量％を主成分とし、
その他にMgO等の成分を含有するものである。
ロツクウールは、玄武岩等の自然石や製鉄の際に
副生する高炉スラグを溶融して繊維化したもので
あり、繊維長数mmないし数cm、粒子含有率30〜40
％程度であるが、本発明においては、このロツク
ウールを回転円盤型破砕機、圧縮破砕機等で破砕
し、ついで繊維分と粒子分を空気分級機等で分級
したものが使用される。このように加工された鉱
物繊維は平均繊維長100〜150μ、平均繊維径２〜
10μの範囲内にある。本発明において、熱可塑性樹脂に配合される無
機質繊維の配合量は、使用される熱可塑性樹脂の
種類によつて異なるが、通常、熱可塑性樹脂65〜
95重量％に対して、無機質繊維５〜35重量％であ
り、好ましくは、熱可塑性樹脂70〜90重量％で無
機質繊維10〜30重量％である。無機質繊維が35重
量％を越えると形成された成形品が脆くなり、ま
た、５重量％より少いと無機質繊維の配合による
補強効果が不十分である。また、上記無機質繊維の組成としては、通常40
〜90重量％が炭素繊維であり、残りの10〜60重量
％が鉱物繊維であるものがよく、好ましくは、炭
素繊維60〜85重量％で鉱物繊維15〜40重量％であ
る。鉱物繊維が60重量％以上であると炭素繊維の
みを配合した強化熱可塑性樹脂とほぼ同等と言え
る程度の機械的強度を得ることができず、また、
10重量％以下であると顕著な経済的効果を発揮す
るまでに至らない。上記熱可塑性樹脂、炭素繊維及び鉱物繊維を含
有する強化熱可塑性樹脂組成物の調製は、上述し
た配合割合の範囲内で適宜のブレンダ等を用いて
常法により均一に混合することによつてなされ
る。また、このようにして調製された強化熱可塑
性樹脂組成物は、通常の押出成形や射出成形によ
つて所望の製品に成形される。なお、上記炭素繊維及び鉱物繊維の表面は、熱
可塑性樹脂との密着性を向上させる処理剤によつ
て処理されたものであつてもよい。また、組成物
の調製に際して、熱可塑性樹脂に通常添加して使
用される難燃剤、顔料、可塑剤、安定剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤、架橋剤その他の添加剤や、
補強材として無機質繊維を配合する場合に使用さ
れる分散剤等を添加してもよい。以下、本発明をその実施例及び比較例に基づい
て具体的に説明する。実施例１熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（徳山曹達
(株)製商品名PS−750）80重量部に無機質繊維とし
て炭素繊維（三菱レーヨン(株)製、チヨツプドスト
ランド、平均繊維長さ３mm）15重量部と鉱物繊維
（新日本製鉄化学工業(株)製商品名エスフアイバ−
FF平均繊維径4μ、平均繊維長120μ、粒子（10μ
以下）含有率１％以下）５重量部とを配合し、バ
ンバリーミキサーで練り込んで強化ポリプロピレ
ン樹脂組成物を調製した。この強化ポリプロピレ
ン樹脂組成物について、射出成形により試験片を
成形し、引張強度（JISK6871）、曲げ強度
（ASTM Ｄ−790）及び衝撃強度（ASTM
D256）を測定し、試験片の強度を求めた。また、
この強化ポリプロピレン樹脂組成物について、射
出成形によりウエルド試験片を成形し、同様にし
てウエルド強度を求めた。結果を表に示す。実施例２上記実施例１で使用したポリプロピレン、炭素
繊維及び鉱物繊維をそれぞれ80重量部、10重量部
及び10重量部配合して実施例１と同様にして試験
片を成形し、その強度とウエルド強度とを求め
た。結果を表に示す。比較例上記各実施例において使用したポリプロピレン
と炭素繊維とをそれぞれ80重量部及び20重量部配
合して各実施例と同様に試験片を成形し、その強
度とウエルド強度とを求めた。結果を表に示す。なお、上記実施例の数値は比較例を100とした
ときの対比で表わされている。

【表】上記表から明らかなように、実施例１の場合
は、引張強度及び曲げ強度が比較例の場合とほと
んど変ることなく、衝撃強度において著るしい向
上がみられ、また、ウエルド強度についてはその
引張強度及び曲げ強度共に向上がみられた。ま
た、実施例２の場合は、引張強度及び曲げ強度に
おいて比較例の場合に比べて若干の低下はみられ
るがほぼ同等であると言うことができ、衝撃強度
において著るしい向上がみられ、また、ウエルド
強度においてもその引張強度及び曲げ強度共に向
上がみられた。以上の通り、本発明によれば、熱可塑性樹脂に
その補強材として配合される無機質繊維のうちの
40〜90重量％を繊維長１〜10mmの炭素繊維とし、
残りの10〜60重量％を所定の鉱物繊維、すなわち
ロツクウールを破砕してその粒子部分を除去した
平均繊維長100〜150μ及び平均繊維径２〜10μの
範囲内にある鉱物繊維とすることにより、機械的
強度において炭素繊維のみを配合した場合と同等
の強度を維持し、しかも、ウエルド強度において
はむしろその強度が向上した強化熱可塑性樹脂組
成物を与えるもので、高価な炭素繊維の使用量を
減らし、その分安価な鉱物繊維を使用できるた
め、安価でしかも機械的強度に優れた性能を発揮
する強化熱可塑性樹脂組成物を提供することがで
きる。

Claims

【特許請求の範囲】１熱可塑性樹脂65〜95重量％と無機質繊維５〜
35重量％とを主体とする組成物であり、上記無機
質繊維のうち40〜90重量％が繊維長１〜10mmの炭
素繊維であつて、残りの10〜60重量％がロツクウ
ールを破砕してその粒子部分を除去した平均繊維
長100〜150μ及び平均繊維径２〜10μの範囲内に
ある鉱物繊維であることを特徴とする強化熱可塑
性樹脂組成物。２熱可塑性樹脂がポリプロピレン、ポリアミ
ド、ポリエステル、ポリフエニレンスルフイド、
ポリフエニレンオキサイド、ポリスルホン等の結
晶性熱可塑性樹脂である特許請求の範囲第１項記
載の強化熱可塑性樹脂組成物。