JPH0224355A - 繊維強化ポリマー組成物 - Google Patents

繊維強化ポリマー組成物

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JPH0224355A
JPH0224355A JP17351988A JP17351988A JPH0224355A JP H0224355 A JPH0224355 A JP H0224355A JP 17351988 A JP17351988 A JP 17351988A JP 17351988 A JP17351988 A JP 17351988A JP H0224355 A JPH0224355 A JP H0224355A
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JP
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polyolefin
weight
polyamide resin
carboxylic acid
fiber
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JP17351988A
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Kunio Iwanami
岩浪 邦夫
Yoshitada Kitano
北野 吉祥
Masato Sakuma
佐久間 正人
Takashi Kenjo
隆志 見上
Masami Ezaki
江崎 正美
Fumio Kato
加藤 文夫
Hiroyuki Wakabayashi
宏之 若林
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Tonen Chemical Corp
Denso Corp
Original Assignee
Tonen Sekiyu Kagaku KK
NipponDenso Co Ltd
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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〕 本発明はポリアミド樹脂とポリオレフィンを主成分とす
る繊維強化ポリマー組成物に関し、特に耐熱性、耐薬品
性とともに耐不凍液性、成形性等に優れ、なかでも耐衝
撃性と弾性率が大幅に向上したポリアミド樹脂とポリオ
レフィンを主体とする繊維強化ポリマー組成物に関する
〔従来の技術〕
ポリアミド樹脂は軽量であり、かつ耐衝撃性、耐熱性、
耐薬品性等に優れているので、各種容器に適している。
また一方で軽量化を目的として自動車のラジェータータ
ンク等の容器がプラスチックで形成さるようになってき
た。特に強度や耐熱性に優れたナイロン6やナイロン6
6にガラス繊維を添加したものが多く使用されている。
しかしながら、ガラス繊維等で強化されたポリアミド樹
脂は耐熱性、機械的強度及び長期耐久性等に優れている
ものの、耐水性、成形性、耐薬品性及び耐不凍液性に劣
るという問題がある。
そこでポリアミド樹脂、ポリオレフィン及びガラス#a
維を主体とする種々の組成物が提案された。
特公昭61−26939 号はポリアミド樹脂(a)と
ポリプロピレン樹脂にエチレン性不飽和カルボン酸また
はその無水物をグラフト共重合して得られる変性重合体
ら)および繊維状強化剤(c)を含み、(a)成分と(
ハ)成分が重量比で(a):ら)=70 :30〜95
:5、かつ(c)成分が(a)成分と(社)成分の合計
100重量部に対し40〜200重量部の割合で含有す
る組成物から形成されたことを特徴とするラジェタータ
ンクを開示している。
また、特開昭62−241940号は、[A)オレフィ
ン重合体:30〜95重量%、[8)ポリアミド:5〜
70重量%、〔C〕〔^) + (BE =100重量
部に対して集束剤としてアクリル系樹脂が用いられたガ
ラス繊維:5〜200重量部からなることを特徴とする
自動車ラジェータタンク形成用プラスチック組成物を開
示している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来の組成物は、ポリアミド樹脂とポリオレフ
ィンとの相溶性や、ガラス繊維とマトリックス樹脂との
接着性等が向上されてはいるが、なおラジェタータンク
等に要求される厳しい条件に関しては必ずしも満足では
なかった。
従って本発明の目的は、耐衝撃性及び弾性率が、大幅に
向上した繊維強化ポリマー組成物を提供することである
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点に鑑み鋭意研究の結果、本発明者はポリアミ
ド樹脂とポリオレフィンとガラス繊維からなる組成物に
所定量の不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンを添加す
るとともに、特定の造核剤を添加することにより、耐衝
撃性及び弾性率が大幅に向上した繊維強化ポリマー組成
物が得られることを発見し、本発明に想到した。
すなわち、本発明の繊維強化ポリマー組成物は樹脂成分
を基準として(a)ポリアミド樹脂30〜90重量%と
、ら)ポリオレフィン及び不飽和カルボン酸変性ポリオ
レフィンの合計10〜70重量%とを含有し、さらに全
体を100重量部として(c)ガラス繊維5〜50重量
部と、(d)下記(イ)、(ロ)及び(ハ)かからなる
群から選ばれた少なくとも1つの造核剤0.03〜3重
量部とを含有することを特徴とする。
(イ)芳香族カルボン酸の金属塩、 (ロ)芳香族カルボン酸のアルキル基置換誘導体の金属
塩、 (ハ)ジベンジリデンソルビトール。
本発明を以下詳細に説明する。
本発明において使用するポリアミド樹脂としては、ヘキ
サメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ドデカメ
チレンジアミン、2.2.4−または2.4.4−)リ
メチルへキサメチレンジアミン、1.3−または1.4
−ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、ビス(p−ア
ミノシクロヘキシルメタン)、n−またはp−キシリレ
ンジアミンのような脂肪族、脂環族又は芳香族のジアミ
ンと、アジピン酸、スヘリン酸、セバシン酸、シクロヘ
キサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸のよ
うな脂肪族、脂環族又は芳香族のジカルボン酸とから製
造されるポリアミド樹脂、6−アミノカプロン酸、11
−アミノウンデカン酸、12−アミノドデカン酸のよう
なアミノカルボン酸から製造されるポリアミド樹脂、ε
−カプロラクタム、ω−ドデカラクタムのようなラクタ
ムから製造されるポリアミド樹脂およびこれらの成分か
らなる共重合ポリアミド樹脂、またはこれらのポリアミ
ド樹脂の混合物が挙げられる。具体的にはナイロン6、
ナイロン66、ナイロン610、ナイロン91、ナイロ
ン6/66、ナイロン66/ 610.ナイロン6/1
1等が挙げられる。
これらの中では、剛性、耐熱性の良好な点でナイロン6
及びナイロン66が好ましい。
分子量はとくに限定されないが、通常相対粘度η、(J
ISに6810.98%硫酸中で測定)が1.0以上の
ポリアミド樹脂が用いられ、中でも2.0以上のものが
機械的強度が優れている点で好ましい。
また、本発明において使用するポリオレフィントシては
、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、
ヘキセン−1,4−メチルペンテン−1等のα−オレフ
ィンの単独重合体、エチレンとプロピレン又は他のα−
オレフィンとの共重合体、もしくはこれらのα−オレフ
ィンの2種以上の共重合体等が挙げられる。これらの中
では、低密度ボリエチレン、線状低密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチ
レン及びポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレンは
ホモポリマーに限られず、プロピレン成分を50モル%
以上、好ましくは80モル%以上含む他のα−オレフィ
ンとのランダムまたはブロック共重合体も使用すること
ができる。プロピレンに共重合するコモノマーとしては
エチレンその他のα−オレフィンがあり、エチレンが特
に好ましい。従って、本明細書において使用する用捨「
ポリプロピレン」はプロピレンのホモポリマーに限定さ
れず共重合体をも含むものと解すべきである。
本発明において使用する変性ポリオレフィンとは、不飽
和カルボン酸又はその無水物により変性したポリオレフ
ィンである。不飽和カルボン酸またはその無水物として
は、アクリル酸、メタクリル酸等のモノカルボン酸、マ
レイン酸、フマル酸、イタコン酸等のジカルボン酸、無
水マレイン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸無水物
等が挙げられ、特にジカルボン酸及びその無水物が好ま
しい。
また不飽和カルボン酸又はその無水物により変性するポ
リオレフィンとしては、上記ポリオレフィンと同様にα
−オレフィンの単独重合体に限らず、他のα−オレフィ
ンとの共重合体も含む。
変性ポリオレフィン中の不飽和カルボン酸又はその無水
物の含有量はアミン/カルボン酸のモル比が10〜10
00の範囲内となるようなものであるのが好ましく、具
体的には0.01〜15重量%であるのが好ましい。変
性量が0.01重量%未満であると、変性ポリオレフィ
ン添加によるポリアミド樹脂とポリオレフィンとの相溶
性向上に十分な効果がなく、また15重量%を超えると
ポリオレフィンとの相溶性が低下する。
変性ポリオレフィンの製造は溶液法又は溶融混練法のい
ずれでも行うことができる。溶融混練法の場合、ポリオ
レフィン、変性用不飽和カルボン酸く又は酸無水物)及
び触媒を押出機や二軸混練機等に投入し、150〜25
0℃の温度に加熱して溶融しながら混練する。また溶液
法の場合、キシレン等の有機溶剤に上記出発物資を溶解
し、80〜140℃の温度で撹拌しながら行う。いずれ
の場合にも、触媒として通常のラジカル重合用触媒を用
いることができ、例えば過酸化ベンゾイル、過酸化ラウ
ロイル、過酸化ジターシャリ−ブチル、過酸化アセチル
、ターシャリ−ブチルペルオキシ安息I酸、過酸化ジク
ミル、ペルオキシ安息香酸、ペルオキシ酢酸、ターシャ
リ−ブチルペルオキシピバレート等の過酸化物類や、ア
ゾビスイソブチロニ) IJル等のジアゾ化合物類等が
好ましい。触媒の添加量は変性用不飽和カルボン酸又は
その無水物100重景重量対して1〜10,0重量部程
度である。
本発明の繊維強化ポリマー組成物において、樹脂成分を
基準にしてポリアミド樹脂の含有量は30〜90重量%
で、ポリオレフィン+変性ポリオレフィンの含有量は1
0〜70重景%で重量。ポリアミド樹脂が30重量%未
満だと耐熱性及び機械的強度が不十分であり、また90
重量%を超えると成形性及び耐不凍液性が不十分となり
、かつコスト高となる。好ましい範囲はポリアミド樹脂
が55〜70重量%で、ポリオレフィン+変性ポリオレ
フィンが30〜50重量%である。
変性ポリオレフィンの量及びそのカルボン酸基の量はポ
リアミド樹脂中の末端アミンの量と相関させるのが好ま
しい。何故なら、変性ポリオレフィン中のカルボン酸が
溶融ブレンドの際、ポリアミド末端アミンと反応して生
成する変性ポリオレフィン−ポリアミドグラフト共重合
体がポリオレフィンとポリアミドの相溶化剤となってい
ると考えられ、このグラフト共重合体の生成量がカルボ
ン酸基/ポリアミド末端アミンのモル比に関係している
と推察されるためである。従って、末端アミンのモル数
と変性ポリオレフィン中のカルボン酸基のモル数との比
がlO〜1000となるように、変性ポリオレフィンの
含有量を調節するのが好ましい。アミン/カルボン酸の
モル比か10未満であると相溶化が進みすぎ、ポリアミ
ド樹脂とポリオレフィンとの特性の平均化が起こり、耐
熱性が低下する。またアミン/カルボン酸のモル比が1
000を超えると変性ポリオレフィンによる相溶化効果
が不十分であり、得られる組成物の機械的強度が低くな
る。より好ましいモル比は20〜200である。
ガラス繊維の含有量は組成物全体を100重量部として
5〜50重量部である。ガラス繊維が5重量部未満であ
ると組成物の耐熱性及び機械的強度が不十分であり、ま
た50重量部を超えると成形性が低下して成形物の製造
が困難となり、また機械的強度もかえって低下する。好
ましいガラス繊維の含有量は15〜40重量部である。
なおガラス繊維はチョツプドストランド、ロービング等
で、繊維径5〜15μmが好ましい。
本発明の繊維強化ポリマー組成物は、耐衝撃性及び弾性
率を向上するために、組成物全体を100重量部として
下記(イ)、(ロ)及び(ハ)からなる群から選ばれた
少なくとも1つの造核剤0.03〜3重量部を含有する
(イ)芳香族カルボン酸の金属塩、 (ロ)芳香族カルボン酸のアルキル基置換誘導体の金属
塩、 (ハ)ジベンジリデンソルビトール。
上記造核剤の含有量が0.03重量部未満であると上記
効果がなくなり、また3重量部を超えてもそれ以上の効
果は見られずコストアップにつながるだけである。好ま
しい含有量は0.05〜1重量部である。
なお上記(イ)及び(ロ)の化合物の具体例としては、
安息香酸ナトリウム、P−第三ブチル安息香酸アルミニ
ウム、P−第三ブチル安息香酸チタン、P−第三ブチル
安息香酸クロム、モノフェニル酢酸アルミニウム、アル
ミニウムーP−第三ブチルーモノヒドロキシ安息呑酸等
が挙げられる。
本発明の繊維強化ポリマー組成物においては、ポリアミ
ド樹脂が連続マトリックス相を形成し、ポリオレフィン
が平均径0.5〜5μmのドメイン相を形成するモルフ
ォロジーを有することが好ましい。ポリアミド樹脂が連
続マトリックス相を形成しtよい場合、又はポリオレフ
ィンのドメインの平均径が0.5 μmfl:満の場合
は、組成物の耐熱変形性が著しく低い。つまりポリアミ
ド樹脂が連続マトリックス相を形成することにより、ポ
リアミド樹脂が樹脂の骨格となるとともに、ポリオレフ
ィンのドメイン径を0.5  μm以上とし、ポリアミ
ド樹脂に必要以上に相溶化させないことにより、高い耐
熱性が保持される。またポリオレフィンドメインの平均
径が5μmを超える場合、組成物の引っ張り強度、曲げ
弾性率、衝撃強度等の機械的物性が大幅に不足するよう
になる。
本発明の繊維強化ポリマー組成物は、その他にその改質
を目的として、他の添加剤、例えば無機充填材、熱安定
剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、可塑剤、帯電防止
剤、離型剤、発泡剤、核剤等を添加することができる。
本発明の組成物は一軸押出機、二軸押出機等の押出機を
用いて、加熱溶融状態で混練することによって得ること
ができるが、下記の構造の二軸押出機により製造するの
が好ましい。
第1図に概略的に示すように、本発明の繊維強化ポリマ
ー組成物を製造するための二軸押出機は(a)    
長さ/直径(L/D)比が25以上であり、 (b)(i)  樹脂成分を役人する第一のホッパー1
と、(ii)得られた繊維強化ポリマー組成物を押出す
ためのダイス2と、 (iii)  前記第一のホッパー1から下流側に向か
ってL/D15〜20の位置に設けられたガラス繊維を
投入する第二のホッパー3と、(iv)  前記第二の
ホッパー3と前記ダイス2の間に設けられた真空ベント
部4と、 (V)  前記第一のホッパー1と前記第二のホッパー
3との間に設けられた少なくとも2組の第一のニーディ
ングゾーン5.5′・・・と、 (vi)  前記第二のホッパー3と前記真空ベント部
4との間に設けられた少なくとも1組の第二のニーディ
ングゾーン6とを有し、(c)   前記第二のホッパ
ー3から上流側にL/D3.5〜7.5 の温度を29
0〜320 ℃とし、(d)   その他の部分を26
0〜290 ℃とし、(e)   ダイス出口での樹脂
の温度を260〜290 ℃とする。
二軸押出機のL/D比については25未満であると十分
な混練ができないg好ましいL/D比は25〜35であ
る。
第一のホッパー(メインホッパー)1、第二のホッパー
3、真空ベント部4及びダイス2はそれぞれ公知の構造
のものでよい。
第二のホッパー3とダイス2との距離はL/D5〜20
であるが、L/Dが5未満であると樹脂成分とガラス繊
維との混練が不十分となり、またL/Dが20を超える
と樹脂成分の劣化が起こるおそれが大きくなる。
第二のホッパー3 と真空ベント部4との距離はL/D
 3〜10に設定するのが好ましい。両者の距離L/D
が3未満であるとガラス繊維の結束剤が未溶融でベント
の効果が少なく、また10を超えるとベントアップしや
すくなる。
第一のニーディングゾーン5.5′・・・及ヒ第2のニ
ーディングゾーン6はいずれも少なくとも1組以上設け
る。各ニーディングゾーンはL/Dが1/4〜1/8程
度のニーディングディスクを4枚以上連続して組合せた
もの(L/D 1〜4)とするのが好ましい。ニーディ
ングゾーン5.5′・・・がないか又は十分な長さを有
さないと樹脂成分の混線が不十分であり、可塑化が十分
でない。
ニーディングディスクが不足してニーディングゾーン6
の長さがL/DIより短い場合、ガラス繊維の投入によ
る樹脂の冷却が進み、ガラス繊維の混入が阻害されたり
、サージング(脈流)が起る等、生産に支障をきたす。
なお一般的に第一のニーディングゾーン5.5′の先端
部は第一のホッパー1の下流側L/D5〜20の位置に
あり、合計長さはL/D2〜8程度である。また第二の
ニーディングゾーン6の先端部は第二のホッパー3の下
流側L/D2〜60位置にあり、合計の長さはL/D1
〜4程度である。
また第二のホッパー3から上流側にL/D3.5〜7.
5の部分の温度が290〜320 ℃ないと、同様にガ
ラス繊維の混入が阻害されたり、サージングが起こるお
それがある。しかし、温度′が高すぎると樹脂の劣化が
起こり、所望の性能が得られない。
その他の部分については、260〜290 ℃の温度と
する。またダイス出口の樹脂温度は260〜290℃と
するのが好ましい。
上記の二軸押出機の第一のホッパー(メインホッパー)
1から樹脂成分を投入するとともに第二のホッパー3か
ら表面処理したガラス繊維を投入し、100〜300 
rpm の速度で二本のスクリューを回転しながら樹脂
成分及びガラス繊維の混練を行う。混練により得られた
組成物は既知の方法で容易にペレタイズできる。
上記の二軸押出機により製造した本発明のガラス繊維強
化ポリマー組成物は、通常の射出成形法により所望の形
状に成形することができる。
〔作 用〕
ポリアミド樹脂とポリオレフィンとの相溶性は悪いが、
不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンを介在させること
により両者は相溶化する。この理由はポリアミド樹脂の
末端アミンと変性ポリオレフィン中のカルボン酸基とが
反応し、ポリアミド−変性ポリオレフィン共重合体が生
成するためであると考えられる。
さらに、上記造核剤の作用によって、組成物の耐衝撃性
及び弾性率が大幅に向上する。これは、上記造核剤を加
えることにより、ポリアミド樹脂及びポリオレフィンの
球状結晶が微細化するため、結晶粒子間及び樹脂成分と
ガラス繊維間の親和性が向上するとともに、結晶化度が
上がることによるためであると考えられる。
〔実施例〕
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例1〜6、比較例1〜3 第1表に示す配合割合でナイロン、ポリプロピレン、変
性ポリプロピレン及び造核剤を高速ミキサーでトライブ
レンドし、第1図に示す45φmmの二軸押出機のメイ
ンホッパーより投入した。また第1表に示す配合割合で
ガラス繊維のチョツプドストランド(平均径13μm1
平均長さ3mm)を二軸押出機の途中より投入して28
0℃で混練し、組成物ペレットを得た。
得られた組成物ペレットを乾燥炉で乾燥した後、射出成
形により試験片を作成し、下記の試験を行った。
(1) MFR=JIS K7210 により275℃
、2160 gの荷重下で測定。
(2)熱変形温度=一定速度(2℃/分)で昇温したと
きに、110mmx 45X12.7mmの試験片(単
純ぼり)が一定荷重(18,6kg / crl )を
受けて所定量(0,25aun )だけ撓むときの温度
をJIS K7207により測定。
(3)引張り強度=23℃及び140℃においてそれぞ
れJIS K7113 により測定。
(4〕曲げ弾性率=23℃及び140℃においてそれぞ
れJIS K7203 により測定。
(5)アイゾツト衝撃強度=23℃及び−40℃におい
てJIS K7110 により測定。
(d)耐不凍液性−市販自動車用ロングライフクーラン
トの50%水溶液に140℃で200時間浸漬後、吸水
状態の引張り強度を測定し、元の引張り強度を100と
したときの引張り強度保持率(%)により表す。
なお(3)〜(5)においてはそれぞれ乾燥条件及び吸
水条件において測定を行った。乾燥条件とは射出成形直
後のものをデシケータに入れ、75時間、23℃に保っ
たものであり、吸水条件とは射出成形品を100℃の水
に24時間浸漬したものである。
結果を第1表に示す。
:(1)ナイロン、ポリプロピレン及び変性ポリプロピ
レンの含有量は樹脂分を基準とした重量%であり、ガラ
ス繊維及び造核剤の含有量は組成物全体を基準とした重
量%である。
(2)東し■製アミランCM3001NKorshak
−2amyat 1onaの方法(道連定法)(che
m、 Abs、 40.4665. ’ 46.同上4
2.6152. ’4B)で測定した末端アミ7基は0
.034 m当量7gであった。
(3)東進石油化学■製 J−215 (4)無水マレイン酸 (5)旭ファイバーグラス■製 MAO3FT−2(d
)安息香酸ナトリウム (7)アルミニウムーP−第三ブチルーモノヒドロキシ
安息呑酸 (8)ジベンジリデンソルビトール に、高密度ポリエチレン(東進石油化学■製J−631
1)を用い、かつ変性ポリエチレンとして上記ポリエチ
レンを第2表に表すカルボン酸で変性したものを用いた
以外同様にして、繊維強化ポリマー組成物を製造した。
これに実施例1〜3と同じテストを行った。結果を第2
表に示す。
実施例7〜9 実施例1〜3において、ポリプロピレンの代り注):(
1)、(2)、(4)〜(8)第1表と同じ(3)東進
石油化学■製J−6311 高密度ポリエチレン 以上から明らかなように、本発明のm維強化ポリマー組
成物はポリアミド樹脂とポリオレフィンとの相溶化を助
ける不飽和カルボン酸変性ポリオレフィンを含有するの
みならず、上記造核剤を含有しているために、機械的強
度、耐熱性、成形性、耐不凍液性等に優れているととも
に、耐衝撃性及び弾性率が著しく向上している。
〔発明の効果〕
以上に詳述したように、本発明の繊維強化ポリマー組成
物は耐薬品性、耐熱性及び成形性等に優れているのみな
らず、上記造核剤により耐衝撃性及び弾性率が著しく向
上している。また吸水率が低下しているために吸水条件
下での緒特性の低下が少ない。その上比較的多量のポリ
オレフィンを含有しているためにコストが低減されてい
るという利点を有する。
このような本発明の組成物は自動車のラジェータータン
ク等のエンジン周辺部品やボビン等の電気機器部品等に
使用するのに特に好適である。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のIIl維強化ポリマー組成物を製造す
るのに使用することができる装置の一例を示す概略図で
ある。 1・・ ・  ・ ・ ・・第一のホッパー2・・ ・
・・・・・ ・・ ・ ・ダイス3・・ ・・・・・・
・・・第二のホッパー4・・・・・・・       
  ・ベント5.5′  ・ ・第一のニーディングゾ
ーン6・・・ ・・・第二のニーディングゾーン出 願
 人 東燃石油化学株式会社 日本電装株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 樹脂成分を基準として(a)ポリアミド樹脂30〜90
    重量%と、(b)ポリオレフィン及び不飽和カルボン酸
    変性ポリオレフィンの合計10〜70重量%とを含有し
    、さらに全体を100重量部として(c)ガラス繊維5
    〜50重量部と、(d)下記(イ)、(ロ)及び(ハ)
    からなる群から選ばれた少なくとも1つの造核剤0.0
    3〜3重量部とを含有することを特徴とする繊維強化ポ
    リマー組成物。 (イ)芳香族カルボン酸の金属塩、 (ロ)芳香族カルボン酸のアルキル基置換誘導体の金属
    塩、 (ハ)ジベンジリデンソルビトール。
JP17351988A 1988-03-18 1988-07-12 繊維強化ポリマー組成物 Pending JPH0224355A (ja)

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