JPH03179032A - 成形材料及びその混合物 - 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〕 本発明は成形材料及びその混合物に関し、詳しくは射出
成形、押出成形、圧縮成形等に使用され、成形時の分散
性が良好であって、繊維の破断が少なく、繊維強度が大
幅に向上した成形品を提供し得る成形材料及びその混合
物に関する。

〔従来の技術〕

従来、繊維によって強化されたスチレンアクリロニトリ
ル共重合体樹脂組成物の製造力ｌ去としては、次の二つ
に大別される。

■その一つの方法は、スチレンアクリロニトリル共重合
体樹脂（以後単にＡｓ樹脂と略す）に例えば３聞程度の
長さのガラス繊維をトライブレンドしてトライブレンド
物を作り、これを押出機で混練・造粒等してペレットに
する方法である。

■他の一つの方法は、ガラス繊維等の連続体をダイス穿
孔内に通し、押出機で熔融した Ａｓ樹脂を上記ダイス穿孔内に導き、前記繊維束を被覆
し、冷却後一定長に切断して円筒状の成形材料を得る方
法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のように得られた成形材料のガラス繊維の充填率は
、■前者の場合、混練時の繊維の分散性の問題から通常
３０重量％が上限とされていた。又■後者の場合もダイ
ス穿孔内での繊維引き抜き抵抗の問題から通常が４０重
量％が上限とされている。

従って、これ以上の高充填率の成形材料を得ることがで
きないという謀むがあった。

また従来、成形材料に用いられるＡｓ樹脂は成形後の成
形品の物性を考慮して一般に高分子量、即ち低いメルト
フローレート（以下、ｒＭＦＲＪと略記する）を有して
おり、このための前者の場合には混練時に押出機内バレ
ルとスクリューとの間で発生する剪断力のために繊維の
破断が起こり、得られる成形材料中の平均繊維長は０．
３〜０．５ｍ１１と短くなる！ｌｌ！題があった。

一方■後者の場合においても成形材料中の繊維長さは、
成形材料のそれと同一であり、長く保たれているものの
、上記低ＭＦＲであること並びに成形材料の形状が一般
に円筒であり、単位重量当りの成形材料の表面積、即ち
比表面積が小さくて押出機供給ゾーンにおけるＡｓ樹脂
の可塑化に時間を要するため、成形時に繊維が破断して
成形品中の平均繊維が０．３〜０．５　ｆｆＩｍと短く
なるばかりでなく、繊維の分散不良という課題も生しる
。

以上のように従来技術では、繊維の充填率、破損、分散
性の面から繊維の補強効果を十分に発揮し得ないという
課題があった。

そこで、本発明の目的は、繊維補強材を高濃度に充填し
ているにも拘らず、成形時の繊維分散性が良好であり、
繊維の破断が少なく、機械強度が大幅に向上した成形品
が得られる成形材料及びその混合物を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段］ 本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、成
形時に押出機内で発生する繊維分散不良、あるいは繊維
破断の課題は成形材料中の樹脂のＭＦＲ及び比表面積と
密接な関係にあり、またこれらのＭＦＩ？及び比表面積
を一定条件を満足するように設定することにより、成形
品の物性を損なうことなく、成形時の繊維分散性が良好
であり、繊維の破断が少なく、機械強度が大幅に向上す
ることを見出し、本発明を完成するに至ったものである
。

即ち、本発明に係る成形材料は、単繊維（フィラメント
）から構成される繊維状補強材がＡｓ樹脂によって被覆
され、且つ該Ａｓ樹脂が繊維状補強材中に含浸されてい
る構成の板状体を得、前記繊維状補強材が充填されてい
る該板状体を切断して得られる成形材ｒ４において、 （ｉ）該成形材料に対する繊維状補強材の充填率が５０
重量％以上９０重量％以下、 （ｉｉ）該繊維状補強材の長さが１〜３０ＩｌＩＩ１１
、（ｉｉｉ　）該板状体の少なくとも一辺がＩＩＩＩｍ
以下、（ｉｖ）該成形材料の比表面積が２０ｃＪ／ｇ以
上（ｖ）該ＡＳ体樹脂のＭＦＲがＪＩＳ　Ｋ　７２１０
に基づき試験温度２００°Ｃ１試験荷重５ｋｇｆの条件
で測定した時に２ｇ／１０分以上１５　ｇ　／１０分以
下であることを特徴とする。

また本発明に係わる成形材料混合物は、上記の成形材料
と繊維未強化Ａｓ樹脂とからなり、該繊維未強化Ａｓ樹
脂のＭＦＲが前記成形材料であるＡｓ樹脂のＶＦＲの０
．０５〜１倍（同一条件下で測定）であることを特徴と
する。

以下、本発明について詳説する。

始めに、本発明の成形材料の一例を第１図及び第２図に
基づき説明する。同図において、２０は成形材料、２１
はＡｓ樹脂、２２は単繊維である。

Ｌは成形材料の長さ、即ち繊維長であり、１．０〜３０
ｍｍである。１．０ｍ＋ａ未満では繊維長が短く十分な
補強効果が得られず、逆に３０ｍｍを越えるとホッパー
内でブリンジ化等を引き起こし成形が困難となるので好
ましくない。

Ｗ及びＨは各々成形材料の幅及び厚さであり、次式の比
表面積が一定値以上になるように決定される。

ＬＸＷＸＨＸＰ 式中Ｌ：戊層形材料長さ（ｃｍ） Ｗ：成形材料の幅　（ｃｍ） Ｈ：成形材料の厚さ（ｃｎ＋） Ｐ：成形材料の比重（ｇ／ｃ這） なお、幅と厚さの内、少なくとも一方を１　、０　ｍｍ
以下、好ましくは０．５ｍｍ未満とすることは比表面積
を大きく設定する上で好ましい。

本発明において、比表面積は２０ｃ４／ｇ以上、好まし
くは３０ｃ＋＋Ｉ／ｇ、より好ましくは４０ｃＪ　／　
ｇ以上である。比表面積が２０ｃ＋ｉ／ｇ未満では射出
成形や押出成形等の成形時に、押出機内において成形材
料中のＡｓ樹脂が溶融状態となる迄に長時間を要し、押
出機供給ゾーンにおいて、繊維分散不良、繊維破断等の
問題が起こり好ましくない。

尚、厚さＨに関してはホッパー内分級、取扱い性の面か
らは０．１ｍｍ以上に設定することが好ましい。

本発明に用いられるＡｓ樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳＫ　７
２１０に基づき試験温度２００°Ｃ１試験荷重５ｋｇｆ
の条件（以下、ｒ本発明の測定条件」という）で測定し
た時に、２ｇ／１０分以上１５ｇ／１０分以下である。

１５ｇ／ｉｏ分を越えると得られる成形品の機械強度が
大幅に低下するため好ましくない。

又２ｇ／１０分未満では成形時の繊維分散不良、繊維の
破断が起こり繊維の補強効果を損なうので好ましくない
、なお一般にＡｓ樹脂のＶＦＲは本発明の測定条件で測
定した場合、１〜２０　ｇ　／１０分の範囲にある。即
ち、本発明者は一般のＭＦＲの範囲で、他の本発明の要
件との関係で特定のＭＦＲの範囲を見出したのである。

本発明に用いる繊維状補強材の種類としては、Ｅ−ガラ
ス、Ｓ−ガラス等のガラス繊維、ポリアクリルニトリル
系、ピッチ系、レーヨン系等の炭素繊維、デュポン社の
「ケブラー」　（商標）に代表される芳香族ポリアミド
繊維、日本カーボン社の「ニカロン」　（商標）等の炭
化ケイ素繊維、金属繊維等が挙げられる。これらの繊維
状補強材は、単独或いは組合せて用いることができる。

本発明において繊維径は繊維の種類によっても異なるが
、例えばガラス繊維の場合、通常５〜２５μｍであるが
、機械特性の面からは細い方が好ましい。また繊維状補
強材を表面処理することはＡｓ樹脂との接着性の面から
好ましく、例えばガラス繊維の場合、シラン系、チタネ
ート系カップリング剤で処理することは特に好ましい。

本発明において成形材料中の繊維状補強材の充填率は、
５０重蛍％以上９０重景％以下である。５０重量％未満
では本発明の効果である繊維の高充填化の特徴が発揮で
きず、また後述するマスターバンチとして用いる場合経
済性の面からみても好ましくない。一方９０重盪％を越
えると単繊維の表面をＡｓ樹脂で十分被覆することがで
きず好ましくない。

本発明に係る成形材料は、単繊維（フィラメント）から
構成される繊維状補強材がＡｓ樹脂によって被覆され、
且つ該Ａｓ樹脂が繊維状補強材中に含浸されている構成
の板状体を得、前記繊維状補強材が充填されている該板
状体を一定長に切断することにより得られる。

本発明においては、前記繊維状補強材の構成単位である
単繊維（フィラメント）の９０％以上の表面が、前記Ａ
ｓ樹脂で被覆されている成形材料を得ることが好ましい
。

本発明において、繊維状補強材中にＡｓ樹脂を含浸して
繊維の構成単位である単繊維（フィラメント）の表面を
Ａｓ樹脂で被覆する方法は、特に限定されない。例えば
、？８融状態のＡｓ樹脂を繊維状補強材に含浸させる溶
融含浸法、粉末状のＡｓ樹脂を空気中に浮遊、または水
などの液体中に怒濁させた状態で含浸させる流動床法が
挙げられる。

溶融含浸法の代表的な例は特開昭６１−２２９５３４号
、同６１−２２９５３５号、同６１−２２９５３６号及
び特願昭６１２１６２５３号に開示されている。

本発明で採用可能な溶融含浸法の一例を第３図に基き説
明する。

複数のポビン１から引き出された長繊維のロービング２
を、整列器３で一方向に整列させた後、張力調整ロール
４．５．６を通過させて繊維シート７とする。なお本発
明においては一方向に整列させた繊維シート以外に、織
布等の多方向連続繊維を用いることもできる。

一方、押出機（図示せず）で加熱溶融した樹脂をダイ８
を経由して、加熱ロール９で加熱される下ベルＮＯの表
面に塗布する。上ベル目２は加熱ロール１１で加熱され
る。

次いで、前記シート７は、下ベル目０と上ベル目２の間
に挟まれた状態で、加熱された含浸ロール１３の間を、
張力をかけられながら、通過する。

このようにして得られた連続繊維／ＡＳ樹脂の複合体１
４は、そのまま或いは必要により所望の厚みになるよう
に必要枚数を積層・熱圧した後、所望の幅に繊維と平行
にスリッタ１７でスリットした後、所望の長さに繊維と
直角方向に切断機１８で切断することにより、角形状の
成形材料２０を得ることができる。なお第３図において
、１５．１６は引取用ロールである。

上記積層・熱圧する方法としては、例えば当該複合体１
４の表面をＡＳ樹脂の軟化点以上に加熱後積層するか、
或いは積層後加熱炉内で当該樹脂の軟化点以上に加熱す
る０次いで当該複合体１４を冷ニップロール間を通過さ
せる等して加圧下に当該樹脂の固化温度以下まで冷却す
る。

このようにして得られた成形材ギ４は、そのまま、或い
は所望の繊維充填率になるように繊維未強化Ａ５樹脂と
トライブレンドすることにより成形材料混合物を得、所
謂マスターバッチとして用いることにより、射出成形、
押出成形に供せられる。

当該成形材料と繊維未強化Ａｓ樹脂とのブレンド比に制
約は特になく、当該混合物を成形して得られる成形品の
繊維充填率の設定値によって決定されるべきである。

本発明に用いられる繊維未強化樹脂のＶＦＲは、本発明
の測定条件において前記の成形材料中のＡＳ樹脂のＭＦ
Ｈの０．０５〜１倍である。−倍を越えると成形品の物
性が大きく低下するため好ましくなく、また１、１５倍
未満では成形品中の繊維分散不良や繊維破損が起こり本
発明の効・果を発揮できないため好ましくない。

なお上記成形材料または成形材料混合物は、上記射出成
形、押出成形以外に、例えば圧綿成形にも適用できる。

この圧綿成形に適用する場合においても成形材料の形状
が板状体、即ち鱗片状であるから金型との密着性が良い
。また比表面積が大きいため、材料中の樹脂溶融時間が
早く、従来法と比較して短時間に成形ができる。この場
合従来の成形材料が通常円筒状であるのに対し、当該材
料は鱗片状であり、金型上での位置設定が容易であると
いう副次的効果がある。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明の範
囲がこれらの実施例によって制限的に解されるものでは
ない。

実施例１ 第３図に示す装置を用い、ＡＳ樹脂とガラス繊維から、
次のようにして成形材料を得た。ＡＳ樹脂のＭＦＲは、
ＪＩＳ　Ｋ　７２１０に基づき試験温度２００°Ｃ１試
験荷重５ｋｇｆの条件で測定した時に５ｇ／１０分であ
る。

１００本のボビン１から引き出されたガラス繊維（繊維
径１３μｍ、収束本数１６００本）のロービング２Ｉ０
０本を、整列器３で一方向に整列させた後、張力調整ロ
ール４．５．６を通過させて２００ｍｍ幅の繊維シート
７とした。

一方、押出機（図示せず）で２５０°Ｃに加熱溶融した
ＡＳ樹脂をグイ８を経由して、下ベルト用ロール９（こ
こでは２本、９゛は加熱せず）で２８０°Ｃに加熱され
た下ベルト１０の表面に１４５μｍの厚みで塗布した。

次いで前記シート７を、下ベルト１０と上ベルト１２（
２本の上ベルト用ロール１１で２８０°Ｃに加熱されて
いる。尚ロール１１”は加熱しない、）に挟んだ状態で
、２８０’Ｃに加熱された径２４０叩の３木の含浸ロー
ル１３の間を、１５０ｋｇの張力をかけながら５０ＣＩ
Ｉｌ／分の速度で通過させた。

このようにして得られたガラス繊維／ＡＳ樹脂複合体１
４は１００’Ｃまで冷却された後、引取用ロール１５．
１６で引き取った後、スリッタＩ７で幅５＋＋＋ｍ間隔
でスリットした後、切断機１８で長さ３ｍｌ１１に切断
して厚み０．２４ｍｍ、ガラス繊維充填率７０！Ｉ！量
％の成形材料を得た。

得られた成形材料の比表面積を求めたところ５７ｃｆｆ
ｌ／ｇであった。

次いで当該成形材料４３重量部と繊維未強化ＡＳ樹脂（
ＭＦＲ＝３ｇ／１０分）５７重量部をトライブレンドし
て成形材料混合物を得、射出成形機を用いてガラス繊維
充填率３０重量％の成形品を作成した。

成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したが、繊維の
分散性は良好であり、またブロッキング１ヒ等の現象は
見られなかった。

また当該成形品を用いてアイゾツト衝撃強度、平均繊維
長を測定した。結果を表１に示す。

従来技ｉネｉ品と比較して射出成形時の繊維の折損が少
なく、アイゾツト衝撃強度も大幅に向上した。

実施例２ ベルトへのＡＳ樹脂塗布厚みを２１０μｍに変えた以外
は実施例１と同様に処理して繊維充填＊ＳＯ％の成形材
料を得た０次いで、得られた成形材料をそのまま実施例
１と同様に成形して繊維充填率５０％の成形品を得た。

成形品の断面を走査型電子顕微鏡で［察したが、繊維の
分散性は良好であり、またブロッキング化等の現象は見
られなかった。また当該成形品を用いてアイゾツト衝撃
強度、平均繊維長を測定した。

結果を表１に示す。

比較例１ 本発明の測定条件におけるＭＦＲｆＪ＜　０．３ｇ／１
０分であるＡＳ樹脂を用いた以外は実施例１と同様にし
てガラス繊維充填率７０重量％、比表面積が５７ｄ／ｇ
の成形材料を得た。

次いで当該成形材料４３重量部と実施例１で用いた繊維
未強化ＡＳ樹脂５７重量部をトライブレンドして成形材
料混合物を得、射出成形機を用いてガラス繊維充填率３
０重蓋％の成形品を作成した。

成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したが、繊維の
分散性は不充分であり、またブロンキング化の現象が見
られた。

また当該成形品を用いてアイシフ１・？１ｉ　’Ｊ強度
、平均繊維長を測定した。結果を表１に示す。

実施例１と比較して射出成形時の繊維の折損が激しく、
アイゾントｆｊｊ翳強度も大幅に低下した。

比較例２ 直径３關、長さ３００ｍｍの穿孔を有するクロスヘンド
ダイ内に押出機でｉ８融したＡＳ樹脂（実施例１で用い
た柑脂と同しもの）を供給した。

一方、実施例１で用いたガラス繊維７本を上記穿孔内に
通し、２８０’Ｃに加熱されたクロスヘンド内を通過さ
せながら溶融ＡＳ樹脂と接触させて繊維を柑脂で被覆し
た。

次いで１００°Ｃ以下に冷却して引き取った後、長さ３
ｍｔｎに切断して、直径３ｍｍ、ガラス繊維充填率３０
重量％の円柱形状を有する成形材料を得た。得られた成
形材料の比表面積を求めたところ１６ｃＪ／ｇであった
。

次いで得られた成形材料を実施例１で用いた射出成形機
によってガラス繊維充填率３０重量％の成形品を作成し
た。成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したが、繊
維の分散性が不充分であり、またブロッキング化の現象
が観察された。

また当該成形品を用いてアイゾツト衝撃強度、平均繊維
長を測定した。結果を表１に示す。

実施例１と比較して射出成形時の繊維折損が激しく、そ
の結果アイゾツト衝撃強度も大きく低下した。

実施例３〜４ 実施例１において、表１に示すＡｓ４ＭＢＦｊに変えて
、実施例１と同様にして成形材料を得た。次いで表１に
示す割合で繊維未強化ＡＳ樹脂とトライブレンド後、成
形して表１に示す成形品を得た。

当該成形品を用いてアイゾツト衝撃強度、平均繊維長を
測定した。結果を表１に示す。

比較例３ 実施例１において、表１に示すＡＳ樹脂に変えて、実施
例１と同様にして成形材料を得た。次いで表１に示す割
合で繊維未強化ＡＳ樹脂とトライブレンド後、成形して
表１に示す成形品を得た。

当該成形品を用いてアイゾツトＩｉ撃強度、平均繊維長
を測定した。結果を表１に示す。

実施例５ 実施例１で得た成形材料を、繊維未強化ＡＳ樹脂とトラ
イブレンドして繊維充填率が３０％になるように調整し
た。このトライブレンド物を通常の押出成形機を用いて
、直径３０ｍｍφの丸棒の成形品を得た。

この成形品の断面を走査型電子顕微鏡で観察したが、繊
維の分散性は良好であり、またブロッキング化等の現象
は見られなかった。

実施例６ 離型剤（ＦＲＥに０ＴＥ４４　；米国ＦＲＥＫＯＴＥ　
Ｉｎｃ、製）を塗布した第４図に示す雌金型３０内に実
施例１で得た成形材料２０を３００ｇ均一に置いた後、
上記離型剤を塗布した雄金型３１をセットした。

次いで２６０°Ｃに加熱した加熱炉内に上記金型を金型
温度が２４０℃になる迄放置した後、素早く常温の加圧
板を有する圧縮成形機内に移し、５０ｋｇ／ＣＴ１の圧
力で２０分間加圧して、３００Ｘ３００　ｘ２．Ｏｍの
成形品を得た。

成形品の表面を肉眼で観察したが、繊維が表面に浮き出
ることもなく、良好に繊維が分散しており、良好な表面
光沢を有していた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、繊維補強材を高濃度に充填しているに
も拘らず、成形時の繊維分散型が良好であり、繊維の折
損や破断が少なく、機械強度が大幅に向上した成形品が
得られる成形材料及びその混合物を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形材料の構造の一例を示す斜視図、
第２図は成形材料の部分拡大図、第３図は本発明の成形
材料を製造する装置の一例を示す概略図、第４図は本発
明が適用される圧縮成形用の金型の一例を示す斜視図で
ある。 ２０；成形材料 ２１；スチレンアクリロニトリル共重合体樹脂２２：単
繊維 ３０：Ｎ金型 ３１　：　ａ金型

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、単繊維（フィラメント）から構成される繊維状補強
   材がスチレンアクリロニトリル共重合体樹脂によって被
   覆され、且つ該スチレンアクリロニトリル共重合体樹脂
   が繊維状補強材中に含浸されている構成の板状体を得、
   前記繊維状補強材が充填されている該板状体を切断して
   得られる成形材料において、 （ｉ）該成形材料に対する繊維状補強材の充填率が５０
   重量％以上９０重量％以下、 （ｉｉ）該繊維状補強材の長さが１〜３０ｍｍ、（ｉｉ
   ｉ）該板状体の少なくとも一辺が１ｍｍ以下、（ｉｖ）
   該成形材料の比表面積が２０ｃｍ＾２／ｇ以上（ｖ）該
   スチレンアクリロニトリル共重合体樹脂のメルトフロレ
   ートがＪＩＳＫ７２１０に基づき試験温度２００℃、試
   験荷重５ｋｇｆの条件で測定した時に２ｇ／１０分以上
   １５ｇ／１０分以下 であることを特徴とする成形材料。 ２、請求項１記載の成形材料と繊維未強化スチレンアク
   リロニトリル共重合体樹脂とからなり、該繊維未強化ス
   チレンアクリロニトリル共重合体樹脂のメルトフロレー
   トが前記スチレンアクリロニトリル共重合体樹脂のメル
   トフロレートの０．０５〜１倍（同一条件下で測定）で
   あることを特徴とする成形材料混合物。