JPH0543752B2

JPH0543752B2 -

Info

Publication number: JPH0543752B2
Application number: JP59042500A
Authority: JP
Inventors: Kihachiro Nishiuchi; Masanori Abe
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1984-03-05
Filing date: 1984-03-05
Publication date: 1993-07-02
Also published as: JPS60186535A

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の技術分野〕本発明は熱可塑性合成樹脂組成物に関する。さ
らに詳しくは、熱可塑性合成樹脂中に炭素繊維と
還元チタン酸カリウムとからなる強化剤が含有さ
れていることを特徴とする熱可塑性合成樹脂組成
物に関する。〔従来技術〕従来より自動車部品、一般機械、精密機械、光
学製品、家電などのパーツに金属製品、軽合金鋳
物、ダイカスト製品が広く使用されているが、最
近は軽量化、経済性、量産性、機能性および材料
供給安定性の点で優れたプラスチツク材料に代替
される傾向にある。このような現状にあつて最近
は耐熱性が高く、機械的強度、耐薬品性などの物
性に優れた多くの熱可塑性合成樹脂が、いわゆる
エンジニアリングプラスチツクとして盛んに開発
されているが、これら熱可塑性合成樹脂といえど
も、より高度化するニーズに対応するためには、
剛性、耐衝撃性、耐クリープ性、耐熱性などの物
性を向上させる必要が生じ、その対策として、
種々の繊維系強化剤やウイスカー、粉体系充填剤
などを添加することにより、かかる物性を改善す
ることが行なわれている。また、金属材料とプラスチツク材料とを比較し
たばあいに、全く異なる点は導電性であり、金属
材料をプラスチツク材料で代替するばあい、いか
にしてこの導電性プラスチツク材料に付与するか
が重要である。熱可塑性合成樹脂組成物におい
て、導電性を付与する技術としては、各種の導電
性フイラーを採用することが一般に広く実用化さ
れている。導電性フイラーとしてはカーボン系材
料としてカーボンブラツク、炭素繊維など；金属
系材料として金属パウダー、金属フレーク、金属
リボン、金属繊維など；また複合系材料としてメ
タライズガラスビーズ、メタライズドガラス繊維
などがそれぞれ知られているが、このうち最も広
く実用に供されているのはカーボンブラツクを含
有した導電性熱可塑性合成樹脂組成物および炭素
繊維を含有した導電性熱可塑性合成樹脂組成物で
ある。これら従来公知の樹脂組成物は導電性付与の点
では見るべきものがあるが、いずれのばあいにお
いても熱可塑性合成樹脂にカーボンブラツクや炭
素繊維などを20％（重量％、以下同様）以上含有
せしめるといつた多量に充填（以下、高充填とい
う）するばあいに種々の欠点を有する。前者では
物性の低下が著しく実用に適せず、後者では炭素
繊維自体が高価であるため、炭素繊維強化成形品
の用途が自ずと限定されるばかりか炭素繊維のモ
ース硬度が５とやや高いため、成形機や金型を損
傷しやすく、また造粒工程が難しく、成形品自体
に炭素繊維自体の浮出し模様が生じるなど、外観
に悪影響を及ぼすなどの欠点を有する。しかも、
成形品にメツキ特性などを付与するためにはどう
しても炭素繊維を高充填する必要にせまられるた
め、実用上充分な導電性と優れた機械的特性とを
あわせもつ熱可塑性合成樹脂組成物を提供するこ
とは極めて困難である。〔発明の概要〕本発明者らは叙上の実情に鑑み、上記諸欠点が
排除された熱可塑性合成樹脂組成物を開発するべ
く鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至
つた。すなわち本発明は、熱可塑性合成樹脂中に炭素
繊維と還元チタン酸カリウムとからなる強化剤が
含有されていることを特徴とする熱可塑性合成樹
脂組成物に関する。本発明は、本発明者らがすでに特許出願した還
元チタン酸カリウムと炭素繊維とを配合した熱可
塑性合成樹脂組成物が上記諸欠点を解消し、実質
的に実用上最も優れた導電性を有するとともに機
械的強度、耐熱性および寸法安定性にバランスの
とれた良好な特性を有する熱可塑性合成樹脂組成
物であることを見出したものである。本発明の熱可塑性合成樹脂組成物は、強化剤と
して炭素繊維と上記の還元チタン酸カリウムの２
成分を用いることにより、炭素繊維を単独使用す
る熱可塑性合成樹脂組成物に比べ、機械的強度や
耐熱性の向上効果がほぼ同程度であり、成形品の
表面平滑性が高く、高い導電性を付与することが
でき、造粒性および加工性が良好で成形機や金型
の損傷を著しく軽減することができるという効果
を発揮する。本発明に使用する還元チタン酸カリウムとは一
般式： K₂O・ｎ（TiO₂）または一般式： K₂O・ｎ（TiO₂）・1/2H₂O （式中、ｎは２〜８の整数で表わす）で示される
チタン酸カリウムの単結晶繊維を不活性雰囲気下
で水素で還元焼成するか、または不活性雰囲気下
でカーボン材料を添加して還元焼成するなどして
えられる青白色〜黒色を呈するものであり、原料
であるチタン酸カリウムが電気絶縁性であるのに
対して導電性を有しており、平均繊維径2μｍ以
下、平均繊維長５〜100μｍ、かつ平均繊維長／
平均繊維径（以下、アスペクト比という）が10以
上のものである。本発明において還元チタン酸カリウムの平均繊
維径、平均繊維長およびアスペクト比が前記範囲
をはずれるばあい、たとえばアスペクト比が10よ
り小さいと補強効果が充分でなく好ましくない。
本発明で使用する還元チタン酸カリウムの原料で
あるチタン酸カリウムとしては、「テイスモ
（TISMO）」（大塚化学(株)製）なる商標名で市販
されているものがそのまま使用に供することがで
き、これは平均繊維系0.2〜0.5μｍ、平均繊維長
10〜20μｍ、アスペクト比20〜100の高強度単結
晶ホイスカーである。本発明において還元チタン
酸カリウムは、炭素繊維が流れ方向に対する補強
効果を発揮するのに対し、無方向性補強効果を発
揮し、流れ方向に対する補強効果のみならず、直
角方向での補強効果をも受けもつ。また還元チタ
ン酸カリウムは高充填したばあいも粘度増加が少
なく、したがつて加工性に及ぼす影響が少ないの
で強化剤の含有量を増加させることができる。還
元チタン酸カリウムの配合量としては、５〜30％
が適当であり、５％未満では本発明の効果に乏し
く、30％を超えて配合しても機械的強度の向上が
それ程顕著に認められないばかりかコスト高とな
り、いずれも好ましくない。本発明においては、還元チタン酸カリウムを無
表面処理のまま使用してさしつかえないが、還元
チタン酸カリウムと熱可塑性合成樹脂との界面接
着強度を改善するために表面処理剤、たとえばエ
ポキシシラン、アミノシラン、アクリルシランな
どのシランカツプリング剤またはチタネートカツ
プリング剤などの表面処理すると、成形品の乾燥
状態または湿潤状態における物性改良に極めて有
利な結果を与える。本発明に使用する炭素繊維としては、一般にセ
ルロース繊維、ポリアクリロニトリル繊維、リグ
ニン繊維、石油系特殊ピツチなどを原料として焼
成された耐炎質、炭素質、黒鉛質などの種々のタ
イプのものを使用することができ、通常５〜20μ
ｍの直径で、かつ0.2〜20mm程度の繊維長を有す
るものである。本発明において最も高い機械的強
度を付与しうるものとしては、ポリアクリロニト
リル繊維を基本原料と黒鉛化された炭素繊維が好
ましい。本発明の効果を発揮させるための前記炭
素繊維熱可塑性合成樹脂への配合量は10〜30％が
好ましい範囲である。10％未満で導電性の付与お
よび機械的強度の向上に見るべきものがなく、30
％を超えて配合すると成形品の表面性がわるくな
るとともに本発明の効果を発揮しえないうえ、コ
スト的にもいたずらに高くなりすぎ実用的でな
い。本発明に使用する熱可塑性合成樹脂としてはと
くに限定されることはなく、全ての熱可塑性合成
樹脂が使用しうるが、たとえばポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリスチロールなどのポリオレフ
イン；ABS樹脂、AS樹脂などのコポリマー樹
脂；６ナイロン、66ナイロン、12ナイロン、キシ
リレンジアミン系などのポリアミド類；ポリアセ
タール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチ
レンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリア
クリレート、ポリフニレンオキサイド、ポリフエ
ニレンサルフアイドなどのエンジニアリングプラ
スチツクなどが使用しうる。本発明に用いる熱可塑性合成樹脂としては強化
剤を高充填しうるものが好ましく、たとえば６ナ
イロン、66ナイロンなどのポリアミド類；ポリエ
チレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ートなどのポリエステル類やポリフエニレンサル
フアイドなどをあげることができる。本発明の熱可塑性合成樹脂組成物の調製は従来
公知の生産技術を用いて行なうことができ、特別
の装置などを必要とするものではないが、造粒工
程の際に２軸のサイドフイード装置を有する押出
機を使用するのが最も合理的な方法である。以下、本発明の組成物を実施例に基づいて説明
するのが、もとより本発明はこれらの実施例のみ
に限定されるものではない。実施例１６ナイロン（A1030BRL、ユニチカ(株)製の相
対粘度2.60のポリアミド）と還元チタン酸カリウ
ム（大塚化学(株)製；商標名テイスモ）とを第１表
に示す割合でブレンダーを用いて混合し、280℃
に設定した45mmφ2軸押出機で押出した。その際、
押出し途中のベント穴に第１表に示す量の炭素繊
維（東レ(株)；商品名トレカ）をサイドフイードし
て全体をペレツト化した。えられたペレツトを乾燥したのち、射出温度
270℃、金型温度80℃、射出圧力600Kg／cm²、射出
速度80c.c.／秒、射出前進時間10秒の条件で射出成
形し、第１表に示す特性試験のための試験片を調
製した。すなわちASTM D638による引張強さ、
ASTM D790による曲げ強さ、ASTM D790に
よる曲げ弾性率、ASTM D648（荷重18.6Kg／cm²）
によるHDTの測定に用いる試験片をそれぞれ調
製した。また、アイゾツト衝撃値（ノツチ付き）、
成形収縮率および導電性の測定も行なつた。それ
らの結果を第１表に示す。実施例２ 66ナイロン（2020UW1、宇部興産(株)製のポリ
アミド）と還元チタン酸カリウム（大塚化学(株)
製；商標名テイスモ）とを第１表に示す割合でブ
レンダーを用いて混合し、290℃にに設定した45
mmφ2軸押出機で押出した。その際、押出し途中
のベント穴に第１表に示す量の炭素繊維（東邦レ
ーヨン(株)；商品名ベスフアイト）をサイドフイー
ドして全体をペレツト化した。えられたペレツトを乾燥したのち、射出温度
280℃、金型温度80℃、射出圧力600Kg／cm²、射出
速度80c.c.／秒、射出前進時間10秒の条件で射出成
形し、実施例１と同様の試験片をそれぞれ調製
し、調製した試験片を用いて実施例１と同様の物
性測定を行なつた。それらの結果を第１表に示
す。比較例１および２第１表に示す割合で６ナイロンと還元チタン酸
カリウム（いずれも実施例１で用いたものと同
じ）（比較例１）、および６ナイロンと炭素繊維
（いずれも実施例１で用いたものと同じ）（比較例
２）をブレンダーを用いて混合し、それぞれ実施
例１と同じ条件で試験片を調製し、実施例１と同
様にして物性の測定を行なつた。それらの結果を
第１表に示す。比較例３及び４実施例１及び２において還元チタン酸カリウム
の代りにチタン酸カリウムを用いた以外はそれぞ
れ実施例１及び２と同様にして試験片を調製し、
実施例１と同様にして物性の測定を行つた。結果
を第２表に示す。

【表】

【表】第１〜２表から明らかなように、本発明の組成
物は高導電性および良好な機械的強度をあわせも
ち、かつ成形収縮率が少なく、耐熱性もよいとい
うバランスのとれた優れた特性を有する、実用上
極めて有用なものであることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

１熱可塑性合成樹脂中に炭素繊維と還元チタン
酸カリウムとからなる強化剤が含有されているこ
とを特徴とする熱可塑性合成樹脂組成物。