JPH03182557A - 金属繊維強化樹脂組成物およびその成形品 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、金属繊維の配合により機械的強度を向上させ
た金属繊維強化樹脂組成物およびその成形品に関する。

（従来の技術） 従来から、ステンレス繊維等の金属繊維を熱可塑性樹脂
に配合することにより、これを成形材料とした成形品の
機械的強度を高めようとする試みが行われている。

しかしながら、これら金属繊維と熱可塑性樹脂の界面に
おける密着性が悪いため、界面で金属繊維が滑ってしま
い引張強度が小さくなるなど、金属繊維による十分な補
強効果が得られていないのが実状であった。

これに対処して、金属繊維を酸化処理して表面に樹脂と
の親和性が比較的良好な酸化物層を設けたり、あるいは
金属繊維表面を弱酸等で腐食させて凹凸をつけるなどし
て、金属繊維と樹脂との界面における密着性を改善する
ことが考えられる。

しかしながらこれらの処理は、密着性を高める反面、微
細な金属繊維そのものの特性、たとえば引張強度や耐衝
撃性等を低下させるおそれがあり、実用化するうえで問
題がある。

（発明が解決しようとする課題） このように、金属繊維を熱可塑性樹脂に配合することに
より、機械的強度の大きな成形材料、成形品を得ようと
する試みがなされているものの、未だ十分な金属繊維に
よる補強効果のある成形材料、成形品が得られていない
のが現状である。

本発明はこのような従来の問題を解決しようとするもの
で、配合した金属繊維そのものが持つ優れた特性が生か
される結果、樹脂の引張強度や耐衝撃性等の機械的強度
の向上した金属繊維強化樹脂組成物とその成形品を提供
することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、（Ａ）金属繊維および（Ｂ）低融点金属から
なる強化充填剤の表面に（Ｃ）熱可塑性樹脂を被覆一体
化してなるマスターペレットと、（Ｄ）熱可塑性樹脂ペ
レットを配合してなることを特徴とする金属繊維強化樹
脂組成物と、この金属繊維強化樹脂組成物を、含有する
低融点金属の融点以上の温度で射出成形してなることを
特徴とする成形品である。

本発明の強化充填材に使用される（Ａ）金属繊維として
は、機械的強度の大きい金属繊維、たとえばステンレス
鋼繊維、炭素鋼繊維、黄銅繊維等が適している。機械的
強度の小さい純銅繊維やアルミ繊維等の使用は好ましく
ない。

またこの（Ａ）金属繊維として、表面１こ銅メ・ツキや
ハンダメツキにより金属層を設けた機械的強度の大きい
繊維、たとえば炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維、
シリコン力−ノくイド繊維、アルミナ繊維、タングステ
ン繊維、モリブデン繊維、シリコンカーバイドウィスカ
、アルミナウィスカ、グラファイトウィスカ等を使用す
ることもできる。

なおシリコンカーバイド繊維については、ＣＶＤ法また
はプリカーサ法で作製されたものの使用力（好ましい。

（Ｂ）低融点金属としては、錫、錫−鉛系合金、錫−鉛
−カドミウム−銀−亜鉛系合金、錫−鉛一カドミウムー
ビスマス系合金等があげられ、成形温度に適した融点を
持つ金属の使用が好ましＬｌ。

すなわち低融点金属の融点は、混合する熱可塑性樹脂の
融点より高い融点を有することが望ましく、より望まし
くは、射出成形機の加熱シリンダーの最も温度の高い部
位で、溶融するような低融点金属を選択使用することで
ある。

なおこれらの低融点金属の形状は、特に限定されるもの
ではなく、繊維状、線状、棒状、粒状等いかなる形状の
ものであってもよい。

本発明において、（Ａ）の金属繊維は（Ｂ）の低融点金
属と集合させるが、その方法としては、金属繊維と繊維
状の低融点金属とを単に集合させても、金属繊維の表面
に低融点金属の層を、電気メツキ、溶融体浸漬等の方法
により、形成するようにしてもよい。また、金属繊維に
粒状の低融点金属をサイジングしてもよく、その集合方
法を特に限定するものではない。

（Ｂ）の低融点金属の配合量は、（Ａ）の金属繊維に対
して５〜３０重量％の範囲が望ましい。５重ｊ１％未満
では、金属繊維を結合、被覆することが不十分となり、
また３０重ｉｔ％を越えると、過剰の低融点金属が遊離
して組成物の物性を低下させる。

本発明において、このような（Ａ）金属繊維および（Ｂ
）低融点金属からなる強化充填材の表面に被覆され°る
（Ｃ）熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリ
プロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、透明ＡＢＳ樹脂、
ＡＢＳ樹脂、変成ポリフェニレンオキサイド樹脂（変成
ＰＰＯ樹脂）、ポリカーボネイト樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミ
ド樹脂等があげられる。

さらに（Ｄ）熱可塑性樹脂ベレ・ソト（以下ナチュラル
ペレット）には、前記の（Ｃ）熱可塑性樹脂と、同種ま
たは同一のもののほか、（Ｃ）の熱可塑性樹脂と混合さ
れることによって界面に形成される第三の合成樹脂が補
強効果をもつもの、すなわちブレンドポリマーとなるも
のでもよい。たとえば、（Ｃ）の熱可塑性樹脂として、
変成ＰＰＯ樹脂、ポリカーボネイト樹脂等を使用すると
きは、ナチュラルペレットとして、スチレン系の熱可塑
性樹脂を使用すると、界面に補強効果を有する第三の合
成樹脂層が形成され、より特性の優れた成形品を得るこ
とができる。

本発明の金属繊維強化樹脂組成物およびその成形品は、
通常次のようにして製造される。

長繊維状の金ｐＡ繊維と低融点金属とを集合させ、これ
を押出機のダイスに通過させて、表面に熱可塑性樹脂を
被覆一体化させた後、適当な大きさのベレット状に切断
してマスターベレットとする。

なおこのマスターペレットは通常断面が円形であるが、
偏平、その他の形状であってもよい。またマスターペレ
ットの製造工程は連続工程とすることが経済的に有利で
あるが、バッチ方式としてもよい。

次いで、このマスターペレットに、熱可塑性樹脂のみか
らなるナチュラルベレットを配合して本発明の金属繊維
強化樹脂組成物とする。ナチュラルベレットの配合量は
、金属繊維強化樹脂組成物やその成形品に要求される特
性に応じて、熱可塑性樹脂およびその量が適切に選択さ
れる。

このようにして製造された金属繊維強化樹脂組成物を、
この中に配合されている低融点金属の融点以上の温度で
射出成形し、機械的強度が熱可塑性樹脂のみで成形され
た成形品に比べて大幅に向上した成形品が得られる。

この機械的強度の増大効果は次のように説明される。

すなわち、金属繊維強化樹脂組成物の射出工程において
、金属繊維が低融点金属により相互に接合され、網目状
構造を形成する。この網目状構造は三次元的に樹脂内に
広がり、単に金属繊維と樹脂との接着強度だけに期待す
るだけでなく、三次元網目状構造と樹脂という機械的に
も物理的にもはるかに強固な複合体が得られる。

（作　用） 本発明においては、金属繊維と低融点金属の集合体の表
面に熱可塑性樹脂を一体に被覆したベレットと、熱可塑
性樹脂ベレットとを混合したことにより、金属繊維相互
の接合点が低融点金属を介して接合され、強固な三次元
網目状構造が形成されるため、金属繊維と周囲の樹脂と
の滑りが防止される結果、金属繊維自身が持つ本来の特
性が生かされて、成形品の機械的強度が向上する。

（実施例） 以下、本発明の実施例を記載する。

実施例 直径１５μｍの長尺の予めハンダメツキしたステンレス
繊維を　２００本束ね　１本の繊維束とする。

次に、押出機のダイス内を通し、その表面をＡＢＳ樹脂
で薄く被覆し、長さ　５−一に切断してマスターペレッ
トとした。このマスターベレット１５重量部と、ＡＢＳ
樹脂のナチュラルベレット８５重量部とを混合して金属
繊維強化樹脂組成物を得た。

なお組成物中のステンレス繊維の配合量は１０重量％で
あった。

得られた金属繊維強化樹脂組成物を用いて、シリンダー
温度２２０℃の条件で射出成形し、得られた成形品の機
械的強度を測定した。

結果は、引張り強さ４４０　ｋｇ／　ｃｄ　（ＡＳＴＭ
　Ｄ６３８）であり、ハンダを被覆しない単純なステン
レス繊維の同一配合量で補強した成形品の引張り強さ４
３０）ｃｇ／ｃＪに比べ、約２％の強度の向上が認めら
れた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の金属繊維強化樹脂組成物
は、金属繊維および低融点金属からなる強化充填剤の表
面に熱可塑性樹脂を被覆一体化してなるマスターペレッ
トと、熱可塑性樹脂ペレットを配合したことにより、樹
脂内に金属繊維および低融点金属からなる強固な三次元
の網目構造が形成されるため、金属繊維の特性が生かさ
れて、機械的強度が向上する。

またこの金属繊維強化樹脂組成物によって成形された成
形品は高い機械的強度を有している。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）（Ａ）金属繊維および（Ｂ）低融点金属からなる
   強化充填剤の表面に（Ｃ）熱可塑性樹脂を被覆一体化し
   てなるマスターペレットと、（Ｄ）熱可塑性樹脂ペレッ
   トとを配合してなることを特徴とする金属繊維強化樹脂
   組成物。
2. （２）請求項１記載の金属繊維強化樹脂組成物を、含有
   する低融点金属の融点以上の温度で射出成形してなるこ
   とを特徴とする金属繊維強化樹脂成形品。