JPH039952A - 熱可塑性樹脂組成物 - 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、熱可塑性樹脂組成物に係り、特に補強材とし
て無機質繊維を含有し、高強度であると同時に高剛性で
あり、かつ、成形収縮率及びその異方性が小さく、成形
品の外観が良好な熱可塑性樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

近年、自動車、電気・電子機器あるいは建材等の広汎な
分野で製品の軽量化が指向されており、特に機械部品や
構造部品等の金属製品の代替材料の物性については、高
強度かつ高剛性であるばかりでなく、金属に近い寸法精
度と良好な成形品の外観が重要なファクターとして要求
されるようになってきた。

このような要請に応えるものとして、熱可塑性樹脂にガ
ラス繊維、炭素繊維、チタン酸カリウム等のウィスカー
　タルクや炭酸カルシウム等の粉末等を単独又は２種以
上混合して配合することが行われている。しかしながら
、炭素繊維やチタン酸カリウム等のウィスカーはそれが
高価な材料であることから汎用工業製品のための材料と
しては不利であり、また、タルクや炭酸カルシウム等の
粉末はこれをガラス繊維と組み合わせて使用すると、成
形品の外観は良いものの、ガラス繊維による強度の向上
が阻害される傾向があり、更に、ガラス繊維を大量に使
用すると成形品の反りが著しく大きくなり、外観も悪化
するという問題があった。

そこで、このような問題点を樹脂の選択により克服しよ
うとする試みもなされており、例えば非結晶性ポリアミ
ド樹脂が、ナイロン６やナイロン６．６等のいわゆる脂
肪族ポリアミド樹脂と比較して、吸水率が小さく、しか
も、吸水による剛性低下が小さく、また、成形収縮率が
小さいために繊維強化時に成形品の反り等が小さく、寸
法安定性にも優れている等の理由から、前述の様なエン
ジニアリング的な分野にかなり活用されている。

ところが、かかる非結晶性ポリアミド樹脂のうち良好な
機械的性質が得られるものは、非常に高分子量であり、
その溶融粘度が高くて成形加工性が悪い。このため、成
形加工性を改良する試みが行われ、非結晶性ポリアミド
樹脂に非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂をブ
レンドした、例えば非結晶性ポリアミド樹脂とＡＢＳ樹
脂等からなる組成物（特開昭６３−１７０．４５９号公
報）等が知られている。

しかしながら、このような樹脂組成物も、ガラス繊維等
の無機質繊維を大量に使用すると成形品の外観が悪化し
、前述の全ての課題を解決するには至っていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、本発明者らは、かかる問題点を解決すべく鋭意
研究を重ねた結果、マトリックス樹脂としては非結晶性
ポリアミド樹脂とこの非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱
可塑性樹脂とし、これにフィラーとしてガラス繊維とア
スペクト比５〜１００の破砕鉱物繊維とを所定の割合で
配合したものを使用することにより、ガラス繊維のみを
使用した場合よりもその強度の向上を図ることができ、
この結果比較的高価なガラス繊維や非結晶性ポリアミド
樹脂等の使用量の低減を図ることができると共に、成形
品の反り等が小さく、成形品の外観を良好に維持するこ
とができる熱可塑性樹脂組成物が得られることを見出し
、本発明に到達した。

従って、本発明の目的は、高強度かつ高剛性であって、
しかも寸法精度及び外観の良好な成形品が得られる熱可
塑性樹脂組成物を提供することにある。

〔課題を解決する・ための手段〕

即ち、本発明は、非結晶性ポリアミド樹脂９０〜３０重
量％と非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂１０
〜７０重量％とからなる樹脂成分２０〜７０重量％と無
機質繊維８０〜３０重量％とを主体とし、かつ、上記無
機質繊維のうち９０〜１０重量％がガラス繊維であって
、残りの１０〜９０重量％がアスペクト比５〜１００の
破砕鉱物繊維である熱可塑性樹脂組成物であり、特に好
ましくは、上記非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性
樹脂として、結晶性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂
及びビニル系（共）重合体から選ばれた少なくとも１種
の樹脂を使用する熱可塑性樹脂組成物である。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明で使用する非結晶性ポリアミド樹脂とは、
ジアミン成分としてエチレンジアミン、ヘキサメチレン
ジアミン、ｐ−アミノシクロヘキシルメタン、ｍ−キシ
レンジアミン、１．４−ビス（３−アミノプロポキシ）
シクロヘキサン、トランスへキサヒドロ−ｐ−フェニレ
ンジアミン等から選択された１種又は２種以上を、また
、芳香族ジカルボン酸成分としてテレフタル酸、イソフ
タル酸等から選択された１種又は２種以上をそれぞれ使
用し、これらを縮合反応させて得られる重合体及び共重
合体を挙げることができる。また更に、α−ピロリドン
、ω−アミノカプロン酸、ε−カプロラクタム、ラウリ
ルラクタム、アミノドデカン酸、１１−アミノウンデカ
ン酸、パラアミノ安息香酸、４−アミノフェニル−４−
カルボキシフェニルエーテル等のアミノカルボン酸や、
アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸の１種
又は２種以上を共重合することもできる。これらのポリ
アミド樹脂は単独で用いてもよく、また、２種以上を組
合わせて使用してもよい。

また、本発明で使用される非結晶性ポリアミド樹脂以外
の熱可塑性樹脂としては、それがどんな熱可塑性樹脂で
もよいが、好ましくは上記の非結晶性ポリアミド樹脂よ
り溶融粘度が低いものがよい。特に好ましくは、結晶性
ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系（共）重
合体である。

そして、先ず、結晶性ポリアミド樹脂としては、ジカル
ボン酸成分としてコハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
スペリン酸、セバシン酸、ビス（ｐ−カルボキシフェノ
キシ）アルカン等の１種又は２種以上を、また、ジアミ
ン成分としてエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミ
ン、ｐ−アミノシクロヘキシルメタン、ｍ−キシレンジ
アミン、■、４−ビス（３−アミノプロポキシ）シクロ
ヘキサン、トランスへキサヒドロ−ｐ−フェニレンジア
ミン等の１種又は２種以上を、更に、アミノカルボン酸
成分としてα−ピロリドン、ω−アミノカプロン酸、ε
−カプロラクタム、ラウリルラクタム、アミノドデカン
酸、１１−アミノウンデカン酸、バラアミノ安息香酸、
４−アミノフェニル−４−カルボキシフェニルエーテル
等の１種又は２種以上をそれぞれ使用し、これらを縮合
反応させて得られる重合体及び共重合体を挙げることが
できる。具体的には、ナイロン６、ナイロン６．６、ナ
イロン１２等がある。

次に、ポリエステル樹脂としては、ジカルボン酸成分と
してテレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸、２
，６−ナフタレンジカルボン酸、１．５−ナフタレンジ
カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、１，
３−シクロヘキサンジカルボン酸、１．４−シクロヘキ
サンジカルボン酸等又はこれらのエステルの単独又は混
合物を使用し、ジオール成分としてエチレングリコール
、プロピレングリコール、■、４−ブタンジオール、１
．２−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，
５−ベンタンジオール、１．６−ヘキサンジオール、デ
カメチレングリコール、シクロヘキサンジメタツール、
シクロヘキサンジオール等の単独又は混合物とを使用し
、これらを縮合反応させて得られる重合体を挙げること
ができる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が好適
に利用できる。

更に、ビニル系（共）重合体としては、ポリエチレン、
ポリプロピレン等の炭化水素化合物等の重合体、あるい
は、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−
アクリロニトリル−ブタジェン共重合体等のスチレン系
（共）重合体を挙げることができる。

これらの非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂は
、単独で使用できるほか、２種以上を組合わせて使用し
てもよい。

次に、本発明で使用されるガラス繊維は、通常ＣａＯ、
Ｓｉｎ、及びＡ１！０３を主成分とするものであり、Ｃ
ａＯを１０〜２０重量％の範囲で、Ｓｉｎ、を５０〜７
０重量％の範囲で及びＡｌ２Ｏ２を２〜１５重量％の範
囲でそれぞれ含んでいるものが好ましい。このガラス繊
維は、樹脂の補強材として使用できるものであれば特に
制限はなく、ロービング又はチョツプドストランドのい
ずれであってもよく、また、表面無処理のものであって
も、ボラン又はシラン化合物で繊維表面を処理したもの
であってもよいが、短繊維で綿状をなすグラスウールは
好ましくない。

このガラス繊維としては、通常、平均繊維長しが１〜１
０胴、平均繊維径りが５〜２０趨、好ましくは、ｌθ〜
１５４であって、アスペクト比Ｌ／Ｄが５０以上のもの
が使用される。このガラス繊維は、熱可塑性樹脂と混合
する際に切断されることがあり、樹脂組成物中で平均繊
維長は、使用するガラス繊維の長さや混合条件によって
も異なるが、元の長さの約２０％程度になることがあり
、０　、　２〜２　ｒｎｍ　、好ましくは０．３〜１ｍ
ｍである。

上記ガラス繊維と共に非結晶性ポリアミド樹脂と非結晶
性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂とのマトリックス
樹脂中に配合される鉱物繊維としては、ロックウール、
セラミックファイバー　シリカファイバー、アルミナフ
ァイバー等を挙げることができる。

これらのうち、ロックウールは、スラグウール、鉱さい
綿等とも称され、通常ＣａＯを２０〜４５重量％、Ｓｉ
Ｏ□を３０〜５０重量％及びＡｌｔＯａを５〜２０重量
％含有し、その他にＭｇＯ等の成分を含有するものであ
る。ロックウールは、通常、玄武岩、安山岩、輝緑岩等
の自然石や製鉄の際に副生ずる高炉スラグを溶融して繊
維化したものであり、繊維長しが数ｍｍないし数ｃｍで
あって、粒子含有率が３０〜４０％程度である。

このような鉱物繊維は、破砕して平均繊維長りを２０〜
５００趨、好ましくは５０〜２００趨に調整し、アスペ
クト比Ｌ／Ｄを５〜１００、好ましくは１０〜６０に調
整して使用する。鉱物繊維の破砕は、鉱物繊維を切断又
は破砕することを意味するものであり、回転円盤型破砕
機、圧縮破砕機、対向ロール型破砕機等で破砕すること
ができる。破砕方法としては摩砕方式が好ましい。本発
明で使用する破砕鉱物繊維としては、上記の様な破砕機
で摩砕したのち、繊維分と粒子骨とを空気分級機等で分
級したものが特に好適である。

ガラス繊維の場合と同様に、この破砕鉱物繊維も熱可塑
性樹脂と混合する際に切断されることがあるが、事前に
破砕処理されるため切断を受ける程度は比較的小さい。

要は樹脂組成物中に含まれる破砕鉱物繊維の繊維長及び
アスペクト比が重要であって、その繊維長のばらつきが
比較的少ないものがよい。かかる破砕鉱物繊維、例えば
摩砕ロックウールは、平均繊維長しが２０〜５００／Ｊ
Ｉｎ、好ましくはその７０％以上が１００〜２００／Ｊ
１ｎであり、平均繊維径りが２〜１０／、１ｍ、好まし
くはその７０％以上が３〜５ＩｊＩｎであって、アスペ
クト比Ｌ／Ｄが５〜１００の値を示すものである。

本発明において、非結晶性ポリアミド樹脂と非結晶性ポ
リアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂の配合割合は、非結晶
性ポリアミド樹脂が９０〜３０重量％で、非結晶性ポリ
アミド樹脂以外の熱可塑性樹脂が１０〜７０重量％であ
る。非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂の配合
量が１０重量％未満であると成形加工性の改良効果が不
十分であり、また、７０重量％より多いと強度の低下が
大きい。

上記樹脂成分と無機質繊維との配合割合は、樹脂成分が
２０〜７０重量％で、無機質繊維が８０〜３０重量％で
ある。無機質繊維の配合割合が８０重Ｉ％を越えると強
度が低下し、また、３０重量％より少ないと補強効果が
不十分である。

上記無機質繊維としてはガラス繊維と破砕鉱物繊維を組
合わせて使用する。この場合、ガラス繊維を９０重量％
を超える高配合率で配合すると、高強度という目的を達
成することはできても、成形品の反りが大きくなり、外
観が悪化し、好ましくない。また、破砕鉱物繊維を９０
重量％を超えて配合すると強度の点で不足する。これら
の点から、ガラス繊維と破砕鉱物繊維の間の割合は、ガ
ラス繊維が９０〜１０重量％、好ましくは８０〜２０重
量％であり、また、破砕鉱物繊維が１０〜９０重量％、
好ましくは２０〜８０重量％である。

上記ガラス繊維および破砕鉱物繊維を含有する非結晶性
ポリアミド樹脂と非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑
性樹脂とからなる樹脂組成物の調製は、上述した配合割
合の範囲内で各樹脂成分及び無機質繊維を配合し、適宜
のブレンダー等を用いて常法により均一に混合すること
によってなされる。

また、このようにして調製され、非結晶性ポリアミド樹
脂と非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂とをマ
トリックス樹脂とし、ガラス繊維及び破砕鉱物繊維を含
有する樹脂組成物は、通常の押出成形や射出成形等によ
り所望の製品に成形される。

なお、上記ガラス繊維及び破砕鉱物繊維の表面は、樹脂
成分との密着性を向上させる処理剤によって処理された
ものであってもよい。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、着色剤、
可塑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、架橋剤、
分散剤、その他の添加剤、不飽和カルボン酸系共重合体
等の改質剤、無機充填剤、その他の強化用繊維等を添加
してもよい。

〔実施例〕

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を具体的に説
明する。

実施例１及び２ 非結晶性ポリアミド樹脂（三菱化成■製部品名ニッパミ
ツドＸ２１）と非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性
樹脂であるナイロン６　（宇部興産（ＩＩ）製部品名：
　ＵＢＢナイロンｌ０ＩＩＦＢ）とをマトリックスとし
、これに第１表に示す割合でガラス繊維（日本板硝子■
製、平均繊維長３　ｍｍ、平均繊維径１３１１ｒｎ、ア
スペクト比２３０）と破砕鉱物繊維として摩砕ロックウ
ール（新日鐵化学■調高品名：エスファイバーＦＦ、平
均繊維長１２０／−ＩＩｎ、平均繊維径４趨、アスペク
ト比３０、粒子（１０趨以下）含有率１％以下）を押出
機で練り込んでペレットを調製した。

このペレットを射出成形により試験片を成形し、この試
験片について引張強度（ＡＳＴＭ　Ｄ　６３９）　、曲
げ強度（ＡＳＴＭ　Ｄ　７９０）　、ノッチ付１／４″
アイゾツト衝撃強度（ＡＳＴＭ　Ｄ　２５６）を測定し
た。また、上記ペレットを射出成形してサイドゲート（
１２ｗｘ２ｍｍ）を持ったｌ　６０ｍｍＸ　１６０＋ｎ
ｍＸ　２ｍｍの平板を成形し、この成形品の２４時間後
における反りを測定し、その程度を百分率（％）で表示
する方法で成形品の反りを評価し、併せて外観を○：良
い、△：普通及び×：悪いの３段階評価方式で評価し、
更に総合評価として◎：大大変柱る、○：優れる、△：
普通及び×：支障ありの４段階評価を行った。結果を第
１表に示す。

比較例１〜３ 非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂にナイロン
６を用い、また、フィラーとしてガラス繊維のみ配合し
たもの及びタルク（林化成■製、平均粒子径２．５Ｍ）
とガラス繊維とを配合したものを使用し、これらを第１
表に示す割合で配合し、実施例１と同様に、樹脂組成物
を調製し、試験片を成形してその物性を測定すると共に
反り及び外観の評価を行った。結果を第１表に示す。

第　　１　　表 実施例３及び４ 非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂としてポリ
ブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）を用いた以外は
、実施例１と同様に、樹脂組成物を調製し、試験片を成
形してその物性を測定すると共に反り及び外観の評価を
行った。結果を第２表に示す。

比較例４〜６ 非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂としてＰＢ
Ｔ樹脂を用い、樹脂成分及び無機質繊維を第２表に示す
割合で配合し、実施例３と同様に、樹脂組成物を調製し
、試験片を成形して評価を行った。結果を第２表に示す
。

実施例５及び６ 非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂としてＡＢ
Ｓ樹脂を用いた以外は、実施例１と同様に、樹脂組成物
を調製し、試験片を成形してその物性を測定すると共に
反り及び外観の評価を行った。結果を第３表に示す。

比較例７〜９ 非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂としてＡＢ
Ｓ樹脂を用い、樹脂成分及び無機質繊維を第３表に示す
割合で配合し、実施例５と同様に、樹脂組成物を調製し
、試験片を成形して評価を行った。結果を第３表に示す
。

〔発明の効果〕

本発明によれば、高強度かつ高剛性であって、しかも寸
法精度や外観が良好な成形品を製造することができる熱
可塑性樹脂組成物を得ることができ、産業の発展に寄与
するところ極めて大なるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非結晶性ポリアミド樹脂９０〜３０重量％と非結
   晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂１０〜７０重量
   ％とからなる樹脂成分２０〜７０重量％と無機質繊維８
   ０〜３０重量％とを主体とし、かつ、上記無機質繊維の
   うち９０〜１０重量％がガラス繊維であって、残りの１
   ０〜９０重量％がアスペクト比５〜１００の破砕鉱物繊
   維であることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
2. （２）非結晶性ポリアミド樹脂以外の熱可塑性樹脂が、
   結晶性ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂及びビニル系
   （共）重合体から選ばれた少なくとも１種の樹脂である
   請求項１記載の熱可塑性樹脂組成物。