JPH05208418A - 長繊維強化ポリアミド樹脂組成物及びその成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】極めて高度の引張強度、曲げ強度、衝撃強度等
の機械的性質を有するのみならず、長繊維強化ポリアミ
ド樹脂特有の欠点であった成形時の発煙、ガス発生ある
いは成形品の焼け等の問題が生じない長繊維強化ポリア
ミド樹脂組成物を提供する。 【構成】(A) 本文記載の測定法により測定した残留モノ
マー及びオリゴマー量が３重量％以下であるポリアミド
樹脂に (B) 繊維状強化材５〜80重量％（組成物中） を配合してなり、該繊維状強化材が組成物中において３
mm以上の繊維長を有する長繊維強化ポリアミド樹脂組成
物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長繊維で強化されたポ
リアミド樹脂組成物とその成形品に関する。さらに詳し
くは、成形における樹脂のパージ時の発煙、ガス発生等
の問題が少ない長繊維強化ポリアミド樹脂組成物、及び
これを成形してなり、機械的強度が高く、成形時の焼け
の発生も少ない成形品に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】ポリア
ミド樹脂の強度を向上させるための手段として、ガラス
繊維等の繊維状強化材を配合することが知られており、
一般には、ポリアミド樹脂とチョップドストランド等の
短繊維を混合し押出機で押し出すことにより繊維強化ポ
リアミド樹脂組成物の製造が行われている。しかしなが
らこの方法では押出機での混練中に繊維の折損が避けら
れないため、さらに高度の機械的強度等の要求に応える
ことはできない。これに対し近年は、配合される繊維状
強化材が本来有する性能を充分に引き出す方法として、
ポリアミド樹脂を長繊維で強化することが検討されてい
る。このような長繊維強化ポリアミド樹脂は、例えば、
連続した強化繊維を引きながらポリアミド樹脂のエマル
ジョン、溶液あるいは溶融物を用いて含浸させる方法等
により得られる。しかしながら、このような長繊維強化
ポリアミド樹脂は、これを用いて成形する際あるいは樹
脂のパージ時に、発煙あるいはガス発生が激しい等の問
題がある。また、かかる材料を用いて成形すると、成形
品に焼けが生じて外観を損ねたり、成形品の強度が充分
に向上しない場合がある。このような発煙、ガス発生あ
るいは成形品の焼け等は長繊維で強化されたポリアミド
樹脂特有の問題であり、繊維強化されていないポリアミ
ド樹脂及び短繊維で強化されたポリアミド樹脂では、こ
のような現象は実質的に生じず、実用上の問題はない。
このように長繊維で強化されたポリアミド樹脂は、本質
的に優れた機械的強度等を有するものの、その成形加工
性は必ずしも充分なものでなく、その改善が切望されて
いた。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するため鋭意検討した結果、ポリアミド樹脂中
に残留するモノマー／オリゴマーが、長繊維で強化した
ポリアミド樹脂に対しては特異的に悪影響を及ぼすこと
を見出し、本発明に到達した。即ち、本発明は、 (A) 後記の測定法により測定した残留モノマー及びオリ
ゴマー量が３重量％以下であるポリアミド樹脂に (B) 繊維状強化材５〜80重量％（組成物中） を配合してなり、該繊維状強化材が組成物中において３
mm以上の繊維長を有する長繊維強化ポリアミド樹脂組成
物及びかかる組成物を用いて射出成形してなる成形品に
関するものである。

【０００４】以下、本発明を詳細に説明する。一般にポ
リアミド樹脂は、製法上、未反応のモノマー及び低分子
量のオリゴマーの残留が避けられず、本発明者が下記の
方法で種々のポリアミド樹脂の残留モノマー及びオリゴ
マー量について測定したところ、通常、ナイロン６で10
重量％以上、ナイロン66で３重量％以上のモノマー及び
オリゴマー成分が残留していることが判明した。また、
本発明者の検討によれば、このようなポリアミド樹脂を
用いても、繊維強化しないもの及び短繊維で強化された
ものでは成形上の問題は生じないが、長繊維で強化した
ものに限って、前述した如き極めて大きな成形上の問題
が生じることが見出された。その原因としては、長繊維
で強化されたポリアミド樹脂を成形のため可塑化する
と、可塑化時の空気の巻き込みが激しく、また、長繊維
の綿状の絡み合いによって成形機内で空隙率の高い可塑
化状態が形成されるため、ポリアミド樹脂中に存在する
モノマー／オリゴマー成分の気化、分解およびこれに伴
う発煙化が促進されるものと推定され、これは長繊維強
化ポリアミド樹脂特有の問題である。本発明はかかる知
見に基づいて鋭意検討した結果なされたものであり、マ
トリックスであるポリアミド樹脂として残留モノマー及
びオリゴマー量が３重量％以下のポリアミド樹脂を使用
することを特徴とする。３重量％を越える残留モノマー
及びオリゴマーを含むポリアミド樹脂を用いたのでは、
成形時の発煙現象、成形品の焼け等の問題改善に対し充
分な効果は得られない。好ましくは残留モノマー及びオ
リゴマー量が２重量％以下のポリアミド樹脂を使用する
ことである。ここで、本発明において規定するポリアミ
ド樹脂の残留モノマー及びオリゴマー量（重量％）の測
定法は次のように定義される。

【０００５】まず、ポリアミド樹脂約２g を精秤（重量
Ｘ）し、ヘキサフルオロイソプロパノール10mlに溶解さ
せる。次に、これを水100ml 中に導入することによって
ポリマー成分のみを析出、再沈させる。次に、析出ポリ
マーを濾別し乾燥して重量Ｙを測定する。残留モノマー
及びオリゴマー量（重量％）は （Ｘ−Ｙ）×100／Ｘ によって求められる。本発明において用いられる上記の
如きモノマー及びオリゴマーの量の少ないポリアミド樹
脂を得る方法としては特に制約はないが、例えば、通常
のポリアミド樹脂を熱水中で処理する等の方法により得
ることができる。

【０００６】本発明において用いられるポリアミド樹脂
(A) としては、例えばナイロン６、ナイロン66、ナイロ
ン11、ナイロン12、ナイロン６・10、ナイロン６・12等
が挙げられるが、これに限定されるものではなく、残留
モノマー及びオリゴマー量が本発明の規定に合う限り周
知のポリアミド樹脂がいずれも使用できる。また、これ
らのポリアミド樹脂を２種以上混合して使用することも
可能である。これらのポリアミド樹脂のうち、本発明に
おいては、長期熱安定性、耐熱性及び機械的強度等の諸
特性から考えて、ナイロン66を主体とするものが好まし
い。

【０００７】次に、本発明で用いられる繊維状強化材
(B) の種類としては特に制約はなく、例えばガラス繊
維、炭素繊維、金属繊維、高融点（高軟化点）の樹脂繊
維等がいずれも使用できる。本発明においては、かかる
繊維から選ばれた強化材が、組成物中において３mm以上
の長さを有する状態で５〜80重量％（組成物中）配合さ
れる。繊維状強化材の配合量が５重量％未満では繊維に
よる補強効果は小さく、逆に80重量％を越えると組成物
の調製あるいは成形における加工性が著しく劣るものと
なり、また、繊維量増加に伴う強度向上も殆ど期待でき
ない。補強効果と加工性等のバランスを考慮すると好ま
しい繊維の配合量は20〜70重量％（組成物中）であり、
特に好ましくは30〜65重量％（組成物中）である。ま
た、本発明においては、繊維状強化材の合計量が80重量
％を越えない範囲で、上記の如き長繊維の他に短繊維が
適当量配合されても差し支えない。

【０００８】本発明のかかる組成物の製造法は特に限定
されるものではないが、繊維の破断を抑えるため一般的
には剪断力が極力かからない製造法が好ましく、中でも
引き抜き成形による製造法が特に好ましく用いられる。
引き抜き成形は、基本的には連続した強化用繊維を引き
ながら樹脂を含浸するものであり、樹脂のエマルジョ
ン、サスペンジョン、溶液あるいは溶融物をいれた含浸
浴の中を繊維を通し含浸する方法、樹脂の粉末を繊維に
吹きつけるか粉末をいれた槽の中を繊維を通し繊維に樹
脂粉末を付着させたのち樹脂を溶融し含浸する方法、ク
ロスヘッドダイの中を繊維を通しながら押出機等からク
ロスヘッドダイに樹脂を供給し含浸する方法等の公知の
方法がいずれも利用できる。かかる如くして得られた樹
脂組成物を射出成形に供するためには、長さ３〜50mmの
ペレット状にするのが好ましく、この場合、繊維状強化
材(B) は実質上ペレットと同一長さでペレットの長さ方
向に平行配列したものとなる。

【０００９】本発明のかかる樹脂組成物には、その目
的、効果を大きく阻害しない範囲で他の熱可塑性樹脂の
１種または２種以上を併用することも可能である。ま
た、目的に応じ所望の特性を付与するため、一般に熱可
塑性樹脂に添加される公知の物質、例えば酸化防止剤、
耐熱安定剤、紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止剤、難
燃剤、難燃助剤、染料や顔料等の着色剤、潤滑剤、可塑
剤、結晶化促進剤、結晶核剤等を更に配合することも可
能である。また、ガラスフレーク、マイカ、ガラス粉、
ガラスビーズ、タルク、クレー、アルミナ、カーボンブ
ラック、ウォラストナイト等の板状、粉粒状の無機化合
物あるいはウィスカー等を適当量併用してもよい。特に
本発明の如く、長繊維で強化されたものでは、成形時の
ペレットの流動や可塑化における溶融樹脂の流動あるい
は繊維の均一混合のため滑剤の存在が特に必要となる場
合が多く、滑剤として脂肪酸リチウム塩及び C₂₂〜C₃₂
脂肪酸の金属塩から選ばれた化合物0.01〜３重量％の配
合は特に有効である。

【００１０】本発明の樹脂組成物は、射出成形に供した
時、効果が特に顕著に発揮され、成形時の発煙、ガス発
生、あるいは成形品の焼けの発生等は著しく改善され
る。射出成形時に、繊維が折れることは避けられない
が、成形品としては、繊維状強化材が１mm以上の重量平
均繊維長で分散しているのが好ましい。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１２】実施例１〜４および比較例１ まず市販のポリアミド樹脂（ナイロン66）を常圧70℃の
熱水中で時間をかえて、湯洗することにより、表１の如
く残留モノマー及びオリゴマー量の異なるポリアミド樹
脂を調製した。次に、ガラスロービングを開繊して引き
ながら、上記により調製したポリアミド樹脂（ナイロン
66）を含浸させた後、賦形ダイを通してストランドとし
て引取り、切断し、ガラス含量60重量％で、長さ12mmの
ペレット状組成物を調製した。比較のため、熱水処理し
なかったポリアミド樹脂（ナイロン66）を用い、同様に
してペレット状組成物を調製した。これらのペレット状
組成物を射出成形し、評価した結果を表１に示す。尚、
評価は下記の方法で行った。発煙現象：射出成形機で樹
脂組成物を可塑化し、フリーフローさせた時にノズル先
端より発生する煙の量を、目視観察にて評価した。 成形品の焼け：射出成形により得られた成形品の焼け
（変色）を目視観察にて評価した。

【００１３】

【表１】

【００１４】

【発明の効果】以上の説明並びに実施例により明らかな
ように、ポリアミド樹脂に繊維長の長い繊維状強化材を
配合して強化するにあたり、残留モノマー及びオリゴマ
ー量の少ないポリアミド樹脂を使用してなる本発明の長
繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、長繊維で強化されて
いるため極めて高度の引張強度、曲げ強度、衝撃強度等
の機械的性質を有するのみならず、長繊維強化ポリアミ
ド樹脂特有の欠点であった成形時の発煙、ガス発生ある
いは成形品の焼け等の問題が生じない等の優れた特徴を
有するものであって極めて工業的価値の高いものであ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(A) 本文記載の測定法により測定した残留
   モノマー及びオリゴマー量が３重量％以下であるポリア
   ミド樹脂に (B) 繊維状強化材５〜80重量％（組成物中） を配合してなり、該繊維状強化材が組成物中において３
   mm以上の繊維長を有する長繊維強化ポリアミド樹脂組成
   物。
2. 【請求項２】長繊維強化ポリアミド樹脂組成物が長さ３
   〜50mmのペレット状であり、繊維状強化材(B) が実質上
   ペレットと同一長さでペレットの長さ方向に平行配列し
   ている請求項１記載の長繊維強化ポリアミド樹脂組成
   物。
3. 【請求項３】長繊維強化ポリアミド樹脂組成物が、さら
   に脂肪酸のリチウム塩及び C₂₂〜C₃₂ の脂肪酸の金属塩
   から選ばれた化合物の１種又は２種以上を0.01〜３重量
   ％含むものである請求項１または２記載の長繊維強化ポ
   リアミド樹脂組成物。
4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか１項記載の長繊維
   強化ポリアミド樹脂組成物を用いて射出成形してなり、
   繊維状強化材が１mm以上の重量平均繊維長で分散してな
   る成形品。