JPH0776113B2

JPH0776113B2 - 熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂成形用の補強材

Info

Publication number: JPH0776113B2
Application number: JP62032882A
Authority: JP
Inventors: 茂樹島田; 恒文中川
Original assignee: 日本硝子繊維株式会社
Priority date: 1987-02-16
Filing date: 1987-02-16
Publication date: 1995-08-16
Anticipated expiration: 2010-08-16
Also published as: JPS63201041A

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又は熱硬化性樹脂成形用の補強材
に係り、特に、優れた補強効果を発揮し得る熱可塑性樹
脂又は熱硬化性樹脂成形用の補強材に関する。

［従来の技術］ガラスフレークのアスペクト比（粒子径／厚さ）が２〜
1000の鱗片状ガラスで、従来より、熱硬化性樹脂や熱可
塑性樹脂の補強材、防食ライニング用充質材その他の用
途に広く利用されている。

例えば、熱硬化性樹脂にガラスフレークを混合したもの
を、金属面等にコテ塗りあるいはスプレー塗装すると、
ガラスフレークは塗膜内で塗布面にほぼ平行に配向し、
樹脂に対して30重量％のガラスフレークを混合した場合
には、塗膜1mm厚さ当り、約35〜40枚のガラスフレーク
の層が形成される。これにより水分や酸素などの環境剤
が塗膜を透過して金属等の母材表面に達する経路長が著
しく長くなり、環境剤による腐食が防止されるようにな
る。

また、熱可塑性樹脂にガラスフレークを混合した複合材
では、ガラスフレークの２次元的な補強効果により引張
強度、曲げ強度、曲げ弾性率及び熱変形温度、寸法精度
等が改善され、またバリヤー性も付与され、優れた特性
を有する樹脂が得られるようになる。このようなフレー
クで強化された樹脂の成形品は、樹脂の流れ方向の成形
収縮率と樹脂の流れに直角な方向の成形収縮率がほぼ等
しいため、ガラス繊維補強の樹脂に比し成形品のそりが
極めて小さくなる。

従来、ガラスフレークは、複合材への使用にあたり、マ
トリックス樹脂との接着力の増大及び均一分散化のため
に、シラン系カップリング剤、チタン系カップリング
剤、ジルコニア系カップリング剤などのカップリング剤
で表面処理されることがあった。また、特公昭54−4010
1号のごとく、無機酸で処理されたり、無機酸で処理し
た後にシランカップリング剤で表面処理されることもあ
った。

即ち、従来において、ガラスフレークは主に塗料や反応
性インジェクションモールディング（RIM）成形用補強
材として用いられており、これらの用途においてはガラ
スフレークの均一分散性を確保するために、カップリン
グ剤による表面処理が行なわれていた。

［発明が解決しようとする問題点］このようなカップリング剤等による表面処理により、特
にシラン系カップリング剤による表面処理により、複合
材におけるガラスフレークとマトリックス樹脂との密着
性ないし接着性は無処理のものに比しある程度改善され
る。しかしながら、カップリング剤のみによる表面処理
では、ガラスフレークと樹脂との界面が脆性的で、両者
の親和性が十分でないため、ガラスフレークと樹脂との
接着力、密着力が不足し、得られる複合材の物性が十分
満足し得るものとはいえず、なお改良の余地が残されて
いるのが現状であった。

［問題点を解決するための手段］本発明の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂成形用の補強材
は、平均厚さ0.5〜7.0μｍ、平均粒径５〜1000μｍ、ア
スペクト比２〜1000のガラスフレークを、接着剤及びカ
ップリング剤を混合してなる処理剤で表面処理してなる
ことを特徴とするものである。

本発明においてこの表面処理に用いられる接着剤として
は、ポリ酢酸ビニル系、ポリアクリレート系、ポリウレ
タン系、エポキシ樹脂系及びこれらの共重合体又は変性
物が挙げられる。これらのうちポリウレタン系として
は、芳香族及び脂肪族イソシアネートタイプでポリエス
テル型、ポリエーテル型のいずれでもよい。又、エポキ
シ系としては、ビスフェノールＡタイプ、ノボラックエ
ポキシタイプが好適である。

これらの接着剤と混合して用いるカップリング剤として
は、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミ
ノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−アミノエチル
−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシ
ドオキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリエト
キシシラン、γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキ
シシランなどのシラン系カップリング剤、チタン系カッ
プリング剤、ジルコニア系カップリング剤などのカップ
リング剤が挙げられる。

本発明において、接着剤及びカップリング剤を混合して
なる処理剤は、ガラスフレークとマトリックスとの接着
性、密着性向上に有効なものであれば良く、上記のもの
に何ら限定されるものではない。例えば、処理剤中に
は、更に各種の帯電防止剤、潤滑剤、フィルム形成物質
等を配合することもできる。

処理剤中の接着剤とカップリング剤との混合割合は特に
制限はなく、接着剤とカップリング剤との重量比で1:1
〜50:1の割合となるようにするのが好ましい。

ガラスフレークを、接着剤及びカップリング剤を混合し
てなる処理剤で表面処理するには、例えば、所定割合で
混合した接着剤及びカップリング剤を、必要に応じて
水、有機溶剤で更に２〜100倍程度に希釈した処理液を
調製し、回転真空加熱装置等を用い、ガラスフレークに
装置を回転しつつ処理液を噴霧し、その後乾燥する。

本発明において、ガラスフレークは、ガラスフレーク10
0重量部に対し、接着剤0.1〜3.0重量部及びカップリン
グ剤0.01〜0.5重量部で表面処理されていることが好ま
しい。

なお、本発明においてガラスフレークとしては、平均厚
さ0.5〜7.0μｍ、平均粒径５〜1000μｍ、アスペクト比
２〜1000のものを用いる。

また、ガラスフレークの組成としては、Ｅガラスのよう
な所謂無アルカリ珪酸塩ガラスやＣガラスのような含ア
ルカリ珪酸塩ガラスを用いることができる。後者の例と
しては、例えば、重量比で60〜75％のSiO₂、及び８〜20
％のR₂O（Na₂O、K₂Oなどのアルカリ金属酸化物）を主と
して含有し、（ただしSiO₂＋R₂Oは75〜90％）、その他
に、例えばCaO、MgO、B₂O₃、Al₂O₃、ZnO、Fe₂O₃などの
１種又は２種以上を含む、含アルカリ珪酸塩ガラスが挙
げられる。

好ましいガラス組成の例を第１表に示す。

このような本発明に係る表面処理ガラスフレークは、ナ
イロン、飽和ポリエステル、ポリカーボネート、ポリア
セタール、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレン
サルファイド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプ
ロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂、フェノー
ル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂などの
熱硬化性樹脂等の補強材として極めて有効である。これ
らのうちでも、特に本発明の表面処理ガラスフレークは
熱可塑性樹脂の補強材として好適である。本発明の表面
処理ガラスフレークを含有する熱可塑性樹脂を押出成
形、インジェクション成形した場合、ガラスフレークは
樹脂マトリックス中に極めて均一に分散される。

［作用］本発明の補強材は、ガラスフレークを接着剤及びカップ
リング剤を混合してなる処理剤で表面処理したものであ
るため、補強材として樹脂と混合使用した場合、マトリ
ックス樹脂との密着性及び接着性が高く、得られる複合
材の物性が大幅に向上される。

接着剤及びカップリング剤を混合してなる処理剤で表面
処理することにより、このような物性の大幅な改善がみ
られるのは次のような理由によるものと考えられる。

接着剤がカップリング剤により有機化されたガラス
フレーク表面に強固に接着し、更にマトリックス樹脂と
強固に接着する。即ち、ガラスフレークとマトリックス
樹脂との界面に、親和性を高める多層構造が形成される
ため、ガラスフレークとマトリックス樹脂との接着力及
び密着力は著しく向上される。

接着剤及びカップリング剤が、ガラスフレーク表面
を高い被覆率で覆い、この接着剤とカップリング剤によ
る被覆層によりマトリックス樹脂とガラスフレークとが
強固に連結される。

本発明においては、このような接着剤とカップリング剤
とを混合使用することによる相乗的な作用効果により、
ガラスフレークによる物性改善効果が向上し、従って、
得られる複合材の物性は大幅に向上する。

［実施例］以下実施例について説明する実施例１回転真空加熱装置（容量500）にガラスフレーク（日
本硝子繊維（株）製CEF−150）を100kg入れ、装置を回
転させつつ、下記配合の処理剤10kgを噴霧し、その後乾
燥して、ガラスフレークの表面処理を行なった。ガラス
フレーク重量に対する表面処理剤量は、固形分で表わし
てシランカップリング剤0.1重量％、接着剤0.7重量％と
した。

処理剤配合（重量％）アミノシラン 1.5 ウレタンエマルジョン 10.0 水 88.5 70重量部のナイロン6.6に対し、上記の処理を行なった
表面処理ガラスフレークを30重量部加え、スクリュー径
50mmφのベント付押出機にて、シリンダー温度290℃で
押出成形し、ガラスフレーク強化ナイロンペレットを得
た。得られたペレットを乾燥後、射出成形機によって試
験片を作成し、機械的特性を調べた。

結果を第２表に示す。

実施例２〜４マトリックス樹脂として第２表に示すものを用い、実施
例１と同様にして試験片を作製し、その機械的特性を調
べた。

ただし、PBT樹脂に対しては、ガラスフレークの表面処
理用接着剤としてPBT用エポキシエマルジョンを用い
た。また、AS樹脂に対しては、ガラスフレークの処理剤
として、下記配合の処理剤を用いた。

AS樹脂用処理剤（重量％）アミノシラン 1.5 ポリエチルオキサゾリン 10.0 第４級アンモニウム塩 0.2 （帯電防止剤）水 88.3 結果を表２に示す。

比較例１〜４アミノシランのみで表面処理したガラスフレークを用い
たこと以外は、各々、実施例１〜４と同様にして試験片
を作製し、その機械的特性を調べた。結果を第２表に示
す。

第２表より、本発明に係る表面処理ガラスフレークを配
合した複合材は、従来のガラスフレークを配合したもの
に比し、機械的特性が著しく向上していることが明らか
である。

実施例５下記配合の処理剤を用い、実施例１と同様の方法でガラ
スフレークを表面処理した。

処理剤（重量％）アミノシラン 2 エポキシエマルジョン 10 水 88 70重量部のナイロン6.6に上記表面処理ガラスフレーク3
0重量部を加え、実施例１と同様にして押出し成形し、
ガラスフレーク強化ナイロンペレットを得た。次に、こ
のペレットを同じく50mmφの押出し機にて溶融後、Ｔダ
イにて厚さ0.5mmのシートを成形し、得られたシートの
物性を調べた。

結果を第３表に示す。

比較例５アミノシランのみで表面処理したガラスフレークを用い
たこと以外は実施例５と同様にしてシートを成形し、得
られたシートの物性を調べ、結果を第３表に示した。

第３表より、本発明の表面処理ガラスフレークを配合し
た複合材は、シールド効果が極めて高いことが明らかで
ある。

［発明の効果］以上詳述した通り、本発明の熱可塑性樹脂又は熱硬化性
樹脂成形用の補強材は、接着剤及びカップリング剤を混
合してなる処理剤で表面処理されたガラスフレークより
なるものであって、樹脂マトリックスとの密着力、接着
力が極めて高い。このため、本発明の補強材を用いるこ
とにより引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、熱変形温
度、寸法精度、シールド性、成形性等の諸特性が大幅に
改善されたガラスフレーク強化複合材が提供される。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均厚さ0.5〜7.0μｍ、平均粒径５〜1000
μｍ、アスペクト比２〜1000のガラスフレークを、接着
剤及びカップリング剤を混合してなる処理剤で表面処理
してなることを特徴とする熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹
脂成形用の補強材。
【請求項２】接着剤とカップリング剤との固形成分配合
割合が重量比で1:1〜50:1である特許請求の範囲第１項
に記載の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂成形用の補強
材。
【請求項３】カップリング剤がシラン系カップリング
剤、チタン系カップリング剤、ジルコニア系カップリン
グ剤のいずれかである特許請求の範囲第１項又は第２項
に記載の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂成形用の補強
材。
【請求項４】ガラスフレーク100重量部に対する処理剤
中の接着剤量が0.1〜3.0重量部である特許請求の範囲第
１項ないし第３項のいずれか１項に記載の熱可塑性樹脂
又は熱硬化性樹脂成形用の補強材。
【請求項５】ガラスフレーク100重量部に対する処理剤
中のカップリング剤量が0.05〜1.0重量部である特許請
求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載の熱
可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂成形用の補強材。