JPH03220245A - 繊維強化熱可塑性樹脂用充填材 - 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、熱可塑性樹脂に配合する繊維強化熱可塑性樹
脂用充填材に関する。

（従来の技術） 従来からポリカーボネート、ポリエチレン等の熱可塑性
樹脂にガラス繊維等の無機質短繊維を充填材として配合
した繊維強化熱可塑性樹脂は知られている。該繊維強化
熱可塑性樹脂を製造するには、熱可塑性樹脂と無機質短
繊維をＶブレンダー等で混合した後、−軸または二軸押
出機で押し出してベレット状の繊維強化熱可塑性樹脂を
製造するか、或いは熱可塑性樹脂を一軸または二軸押出
機で押し出す途中で押出機中に無機質短繊維を供給しこ
れら熱可塑性樹脂と無機質短繊維を混合してベレット状
の繊維強化熱可塑性樹脂を製造していた。その後該ベレ
ット状の繊維強化熱可塑性樹脂は必要に応じて例えば射
出成形機等で射出成形し成形品を製造していた。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、熱可塑性樹脂に配合する無機質繊維充填
材としてガラス長繊維を裁断して得た平均繊維径６〜１
３μｍ１平均繊維長２〜２０１雪程度のフィラメントで
構成するチシップドストランドを用いた場合、熱可塑性
樹脂に均一に混合することが出来るが、比較的大径のフ
ィラメントの繊維形状に起因して成形された繊維強化熱
可塑性樹脂成形品は成形収縮率の異方性が大きく、反り
が生じたりして、寸法精度が要求される用途には適せず
、また繊維強化熱可塑性樹脂成形品の表面にざらつき（
繊維の浮き）が生じて該製品の外観を損ねる等の問題が
あった。

また、繊維強化熱可塑性樹脂成形品の成形収縮率の異方
性を改良するために前記無機質繊維充填材とガラスピー
ズやガラスバルーンのような球状のガラス系充填材を併
用することを試みたが、所望の機械的強度が得られない
ばかりか、外観の改良が充分行われないという問題があ
った。

そこで、本出願人は先に特願昭６３−１６７７００号で
優れた外観を有し、成形収縮率の異方性が小さく、機械
的強度の高い物性を備える組成物として、熱可塑性樹脂
に平均繊維径が２μｍ以下の無機質短繊維を配合した熱
可塑性樹脂組成物を提案した。

かかる該熱可塑性樹脂組成物を製造するにはベレットの
製造を一軸または二軸押出機で熱可塑性樹脂を押し出す
途中で定量投入機を備°えたホッパーより無機質短繊維
を投入して配合し、押出機中で混合して該ベレット組成
物を製造するか、或いは予め熱可塑性樹脂に無機質短繊
維を所定量を配合した原料配合物を一軸または二軸押出
機に供給して混合し該ベレット組成物を製造するように
していた。

しかしながら、平均繊維径２μｍ以下の無機質短繊維は
ウール状の形態を呈し、前記方法のうち前者の熱可塑性
樹脂の押し出す途中で無機質短繊維を配合する場合は、
該無機質短繊維は流動性がないためホッパー内でブリッ
ジ現象（充填材同志が自重により固められて投入口に目
詰まりが生じること）を起こし熱可塑性樹脂にガラス繊
維の所定量を均一に配合することが出来ないという問題
がある。また後者の場合、熱可塑性樹脂と無機質短繊維
自体は所定量に配合されるが、原料配合物を押出機に供
給する際にホッパー内で充分な流動性が得られないので
、ブリッジ現象が発生しやすく、配合物を押出機に安定
供給することが出来ず、生産性が悪く連続的に大量生産
出来ないという問題がある。

本発明は、かかる問題点を解消した繊維熱可塑性樹脂用
充填材を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者はかかる問題点を解決すべく鋭意検討したとこ
ろ、熱可塑性樹脂に配合する無機質短繊維を所定形状の
シート状に抄造すると流動性が得られ、押出機で熱可塑
性樹脂を押し出す途中での配合に際し、ホッパー内でブ
リッジ現象を起こすことなく所定量を均一に配合出来、
また予め熱可塑性樹脂に無機質短繊維を配合した原料配
合物を押出機に供給する際、押出機に連続的に安定供給
することが出来ることを知見した。

本発明の繊維強化熱可塑性充填材は、かかる知見に基づ
いてなされたものであり、熱可塑性樹脂に配合する無機
質繊維充填材において、該無機質繊維充填材は平均繊維
径が２μｍ以下の無機質短繊維を一辺１〜３０詣角の抄
造シートに形成したことを特徴とする。

本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、通常繊維強化さ
れた樹脂組成物として使用される樹脂であれば特に限定
はなく、熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリカーボネ
ートネ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、
ポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体、
アクリロニトリル・ブタジェン・スチレン共重合体、飽
和ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニルサルファイ
ド、ポリアセタール、フ素樹脂、エチレン・酢酸ビニル
共重合体、熱可塑性ポリウレタン、ポリフェニレンオキ
サイド、ポリサルフォン、塩化ビニル樹脂、メタクリル
樹脂等が挙げられる。

熱可塑性樹脂に配合する抄造シートの原料となる無機質
短繊維としては、ガラス繊維が好ましい。該ガラス繊維
はガラス溶融炉により溶融されたガラスを多孔プレート
から所望の均一径のフィラメントとして引き出し、高温
・高速バーナー火炎中に誘導し繊維化することにより綿
状の極細のガラス繊維を製造する方法所謂短繊維火炎法
により製造された平均繊維径２μｍ以下の比表面積の大
きなガラス繊維が適しており、また該ガラス繊維の原料
としてはＥガラス等のような無アルカリガラスが好まし
い。これはＣガラス等を使用した場合、ガラス繊維によ
るアルカリ加水分解の促進により熱可塑性樹脂の劣化分
解が促進され、物性低下が生じるのを防止するためであ
る。

このような平均繊維径が２μｍ以下のＥガラス繊維の具
体例としては、日本無機■製のＥ−ＦＭＷ−８００（平
均繊維径０．８μｍ）　、Ｅ−ＦＭＷ−１７００（平均
繊維径０．６μｍ）が挙げられる。

また、熱可塑性樹脂とガラス繊維との密着性を改良する
ために、ガラス繊維を抄造シートに形成する前に、ガラ
ス繊維に表面処理を施すようにしてもよい。表面処理方
法の具体例としては、アミノシラン、エポキシシラン、
アクリルシラン、ビニルシラン等のシランカップリング
剤の０．０１〜１重量％の水溶液中にガラス繊維を浸漬
した後、温度１４０〜１６０℃で１〜２時間の熱処理方
法が挙げられる。

抄造シートの抄造方法としては、ガラス繊維を通常の長
網法や同調法等により抄造すればよく、また酸性抄造で
なく中性抄造の方が好ましく、特に抄造シートの外観に
こだわる必要がないので、抄造は極めて簡単である。た
だ抄造の際、ガラス繊維の繊維が折れたりして繊維長さ
が極端に短くならないように注意する必要はある。

抄造シートの単位面積当りの重量は押出機へ投入される
前に解繊され流動性が阻害されることなく所定量を均一
に混合されること等の点から５０〜５００　ｇ／ｒ＋ｆ
程度が好ましく、また厚さは０．５〜３．０關程度が好
ましい。

そして本発明では、抄造シートを一辺１〜３０ｍｍ＋角
に形成した。該抄造シートを１〜３０■■角の範囲とし
たのは、該シートの大きさが１關以下では抄造シートが
均一に分散される前に抄造シートを構成する無機質短繊
維が離散してしまい均一な分散が行えなくなる。また該
大きさが３０ＩＩ１１以上では熱可塑性樹脂に配合した
際大きすぎて均一に分散されない等の理由からである。

抄造シートを一辺１〜３０ｍｍ角に形成するには、抄造
シートを例えば角切りペレタイザーを使用して裁断すれ
ばよい。

また、抄造シートの縦、横の寸法比率は流動性、成形収
縮率の異方性等の点から１：３程度、好ましくは１：１
とすればよい。

熱可塑性樹脂への抄造シートの配合量は得られる成形品
の寸法精度（低収縮率）、機械的強度等の改良効果、配
合して繊維強化熱可塑性樹脂を製造する際の流動性、経
済性等の点から組成物中に占める割合を２〜５０重量％
程度、好ましくは８〜４０重量％程度とすればよい。

尚、通常は抄造の際に特にバインダーを必要としないが
、抄造シートが熱可塑性樹脂への供給時に解繊され流動
性が阻害されるのを防止したり、抄紙密度を上げる目的
で、繊維強化熱可塑性樹脂の特性を阻害しない例えばポ
リアミド樹脂とブタジェン−アクリルニトリル共重合体
の混合物のようなバンダーを抄造時に内添（離解時に水
と共に加える）、或いは外添（シート成形後スプレー塗
布、或いはロールコート装置等により含浸付着させる）
するようにしてもよい。

熱可塑性樹脂に無機質短繊維の抄造シートを配合して繊
維強化熱可塑性樹脂を製造する方法としては、従来から
行われている熱可塑性樹脂と抄造シートをＶ型ブレンダ
ーで混合した後、−軸または二軸押出機でペレット化す
る方法、或いは一軸または二軸押出機で押し出し途中の
熱可塑性樹脂に抄造シートを供給し押出機の中で混合し
、ペレット化する方法を用いる。

（実施例） 次に、本発明の具体的実施例を比較例と共に説明する。

実施例 先ず、平均繊維径０．８μｍ１平均繊維長５〜５０關の
Ｅガラス繊維（Ｅ−ＦＭＷ−８，００、日本無機■製）
を通常の抄造法により抄造した重さ２４０ｇ／ｍ’、厚
さ２１シートを角切りペレタイザー（裁断機）で裁断し
て形成した３Ｘ３關角の抄造シート（以下ガラス繊維Ａ
という）を用意した。次にガラス繊維Ａをポリカーボネ
ート樹脂粉末（ニーピロンＥ−２０００、粘度平均分子
ｆｆｉ　２８，０００、三菱瓦斯化学■製）を二軸押出
機で押し出す途中で、組成物の混合比がガラス繊維Ａ２
０重量％：樹脂８０重量％となるように定量投入機を備
えたホッパーより供給配合し、二軸押出機内で混合して
ベレット状の繊維強化熱可塑性樹脂を作製した。

作製されたベレット状の繊維強化熱可塑性樹脂を温度１
２０℃の熱風乾燥機で５時間乾燥し、射出成形機により
成形品（物性測定用の試験片）を成形した。

そして樹脂のペレット化、成形された成形品の外管、曲
げ強度、曲げ弾性率、引張強度、成形収縮率を調べ、調
べた結果を表に示す。

測定条件 ■　ベレット化：目視による。

評価　Ｏ：安定供給可、×：安定供給不可■　外観二目
視による。

評価　Ｏ：表面平滑、×二表面ざらつき■　曲げ強度、
曲げ弾性率：　ＡＳＴＭ　Ｄ７９０に準拠。

■　引張強度：　ＡＳＴＭ　０８３ｇに準拠。

■　成形収縮率：試験片作成用金型で成形品を作成し、
金型寸法（温度２５℃における寸法：Ａ）と成形品の寸
法（温度２５℃における寸法二Ｂ）により下式で算出し
た。

−Ｂ 成形収縮率− 比較例１ 前記ガラス繊維Ａの代わりに平均繊維径０．８μｍ１平
均繊維長さ５〜５０關の短繊維ウール状のＥガラス繊維
（Ｅ−ＦＭＷ−８００、日本無機■製、以下ガラス繊維
Ｂという）を用いた以外は前記実施例と同様の方法で成
形品を成形した。

そして樹脂のペレット化、成形された成形品の外観、曲
げ強度、曲げ弾性率、引張強度、成形収縮率を前記実施
例と同一条件で調べ、調べた結果を表に示す。

比較例２ 前記ガラス繊維Ａの代わりに平均繊維径１３μｍ１平均
繊維長６１１醜のＥガラスのフィラメントで構成したチ
ョツプドストランド（ＣＳ０３、’４０９、旭ファイバ
ーグラス■製、以下ガラス繊維Ｃという）を用いた以外
は前記実施例と同様の方法で成形品を成形した。

そして樹脂のペレット化、成形された成形品の外観、曲
げ強度、曲げ弾性率、引張強度、成形収縮率を前記実施
例と同一条件で調べ、調べた結果を表に示す。

比較例３ 前記ガラス繊維Ａの代わりに平均径２８μｍのガラスピ
ーズ（ＥＧＢ７３１、東芝パロディ二■製、以下ガラス
ピーズという）を用いた以外は前記実施例と同様の方法
で成形品を成形した。

そして樹脂のペレット化、成形された成形品の外観、曲
げ強度、曲げ弾性率、引張強度、成形収縮率を前記実施
例と同一条件で調べ、調べた結果を表に示す。

表 表から明らかなように、熱可塑性樹脂に配合する無機質
繊維充填材を平均繊維径２μｍ以下のガラス繊維の抄造
シートとした本発明の実施例は、充填材を平均繊維径２
μｍ以下のウール状ガラス繊維とした比較例１に比して
ペレット化が容易であり、また得られた成形品の成形収
縮率の異方性、外観、機械的強度がこれと同等であるこ
とが確認された。

（発明の効果） このように本発明によるときは、充填材を平均繊維径が
２μｍ以下の無機質短繊維の一辺１〜３０龍角に形成さ
れた抄造シートとしたので、従来の平均繊維径が２μｍ
以下の無機質短繊維のような流動性のないものとは異な
り流動性を有するから、押出機で押し出す途中の熱可塑
性樹脂に混合する際、固まったり、離散することなく所
定量を均一に配合させることが出来、また予め熱可塑性
樹脂に配合した配合物を押出機に供給する際、固まった
りすることなく安定供給することが出来るので連続的に
大量生産が出来て生産性を高くすることが出来る効果が
ある。

外３名゛−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　熱可塑性樹脂に配合する無機質繊維充填材において、
   該無機質繊維充填材は平均繊維径が２μｍ以下の無機質
   短繊維を一辺１〜３０ｍｍ角の抄造シートに形成したこ
   とを特徴とする繊維強化熱可塑性樹脂用充填材。