JPH08176340A - 熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

熱可塑性樹脂組成物

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JPH08176340A
JPH08176340A JP33598594A JP33598594A JPH08176340A JP H08176340 A JPH08176340 A JP H08176340A JP 33598594 A JP33598594 A JP 33598594A JP 33598594 A JP33598594 A JP 33598594A JP H08176340 A JPH08176340 A JP H08176340A
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talc
less
thermoplastic resin
water
soluble
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JP33598594A
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Hitoshi Amita
仁 網田
Takao Noda
孝男 野田
Kazumi Shirakawa
和美 白川
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 二次凝集を防止したタルク微粉を使用するこ
とにより剛性、耐衝撃性に優れた樹脂組成物を得る。 【構成】 熱可塑性樹脂とタルクより主としてなる熱可
塑性樹脂組成物において、タルクを粉砕して微粉化する
際に、純水等の液体で粉砕後のタルクを洗浄する等によ
り、水溶性のMg化合物をMg元素として300ppm
以下、水溶性のSi化合物をSi元素として500pp
m以下、水溶性のCa化合物をCa元素として200p
pm以下まで低減し、タルクの二次凝集を防ぎ、このタ
ルクを使用することにより剛性、耐衝撃性に優れた熱可
塑性樹脂組成物を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タルクと熱可塑性樹脂
より主としてなる組成物に関するもので、その成形体は
機械的特性に優れ、主に自動車用材料や電気製品等に使
用されるものである。
【0002】
【従来の技術】熱可塑性樹脂の剛性改良、寸法安定性の
向上のためにタルクを配合した熱可塑性樹脂組成物が例
えば、自動車用の外装材、内装材等の材料として使用さ
れている。しかしながら、一般的には炭酸カルシウム、
硫酸バリウム、マイカ、結晶性ケイ酸カルシウムおよび
タルク等の無機充填剤を配合すると、衝撃強度を低下さ
せるという欠点を有している。この改良方法として、タ
ルクの粒子径を細かくする方法(特開昭57−7303
3号、特開昭57−73034号など)や、熱可塑性樹
脂と無機充填剤に加えて、ゴム状物質を添加する方法
(特開昭51−136735号)などが提案されてい
る。タルクを細かくする方法としてはタルク原石を例え
ば、衝撃式粉砕機やミクロンミル型粉砕機で粉砕し、さ
らにミクロンミル、ジェットミル型粉砕機で微粉砕した
後、サイクロンやミクロンセパレーターなどで分級し、
粒度を調整し製造する方法が挙げられる。しかしなが
ら、これらの乾式粉砕で3μm以下までタルクを微細化
すると粒子の二次凝集を引き起こし、複合化したとき見
かけ上大きな粒子を分散した状態となり、および/また
は凝集して球形化し粒子のアスペクト比を低下させるた
め、剛性や耐衝撃性といった機械的特性を向上させるこ
とができなくなってしまう。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記したようにタルク
を微細化すると二次凝集を引き起こし、剛性や耐衝撃性
といった機械的特性が悪化する。本発明はタルクを微細
化し、かつ二次凝集を防いだ粉末を使用することにより
剛性や耐衝撃性に優れた熱可塑性樹脂組成物を提供する
ことを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】発明者は上記問題点を解
決すべく鋭意努力し、検討をした結果、タルクの二次凝
集はタルク中に含まれる水溶性の特定の化合物が関与し
ていることをつきとめ、この化合物を所定値以下にする
ことにより二次凝集を防止でき、剛性や耐衝撃性に優れ
た樹脂組成物が得られることを見出し本発明に到達し
た。即ち、本発明は熱可塑性樹脂およびタルクよりなる
熱可塑性樹脂組成物において、タルクに含有される水溶
性のMg化合物がMg元素として300ppm以下、水
溶性のSi化合物がSi元素として500ppm以下、
水溶性のCa化合物がCa元素として200ppm以下
であるタルク、好ましくはタルクに含有される水溶性の
Mg化合物がMg元素として200ppm以下、水溶性
のSi化合物がSi元素として320ppm以下、水溶
性のCa化合物がCa元素として180ppm以下であ
るタルクを用いることからなる熱可塑性樹脂組成物であ
る。
【0005】本発明で使用するタルクの平均粒子径は遠
心沈降型粒度測定装置で測定して一般的には3.0μm
以下が適し、好ましくは1.0μm以下である。遠心沈
降型粒度測定機としては例えば(株)島津製作所製CP
−4Lで測定することができる。平均粒子径の測定の際
には花王(株)製ポイズ532Aなどの分散剤を添加
し、超音波分散してから測定するのが好ましい。平均分
子粒径が3.0μmを超えるタルクを使用すると樹脂に
対する核剤効果が低下し、剛性や耐衝撃性の向上が不十
分である。タルクのアスペクト比としては3以上、さら
に好ましくは8以上のものが良い。本発明で使用するタ
ルクの粉砕法としては乾式、湿式どちらでも良いが、粉
砕効率が高い、粉砕速度が早い、到達粒子径が細かい、
アスペクト比を保持し易い、水溶性化合物の除去のため
の洗浄がし易い等の理由から湿式粉砕が好ましい。
【0006】本発明においてタルク中に含まれる水溶性
のMg化合物等を所定値以下に低減させる方法の一つは
タルクを粉砕後、液体で洗浄する方法である。使用する
液体はMg化合物等を溶解する液体あるいはエタノール
等の水溶性有機溶剤と水との混合物でも良いが、設備、
コストの観点から水を使うのが有利である。好ましくは
5μS/cm以下の電導度の純水を使用すると洗浄が容
易である。本発明で定義する水溶性化合物量の測定方法
について述べる。タルク5gを三角フラスコ300ml
に0.1gの桁まで秤量し、純水100mlを加え、加
熱して煮沸状態にした後、10分間煮沸する。水に分散
しにくい場合は、潤滑剤としてエタノール(95%)5
mlを加え、試料を良く分散させた後、100mlの水
を加える。煮沸後は常温まで放冷した後、減量に相当す
る水を加えて補い、1分間振り混ぜた後、5分間放置す
る。放置後はメンブランフィルター(孔径0.1μm)
を使用して吸引濾過または加圧濾過により濾液を回収す
る。
【0007】回収した濾液中のMg,Si,Ca含有量
を誘導プラズマ発光分析(I.C.P.)による元素分
析より求め、次式によりタルクに含まれる水溶性化合物
量(元素として)に換算する。 タルクの水溶性化合物量=(z×100)/5 z:濾液の元素分析値[ppm] 次に本発明で使用する微粉タルクの製造法について詳し
く述べる。本発明で使用するタルクは上述の理由で湿式
粉砕、特にサンドミル、コボールミル等の湿式媒体撹拌
ミルが好ましい。この種の粉砕機を使用すると容易に
3.0μm以下までタルクを微粉砕でき、さらにアスペ
クト比を保持した粒子を得ることができる。特に従来の
粉砕で到達するのが困難であった1.0μm以下でアス
ペクト比の高い粒子を得ることができる。
【0008】この微粉末を製造する原料としては、タル
クの粒径の制限はないが前記従来の技術の項で記載し
た、一般的方法で製造したタルク(平均粒子径で2〜1
00μm)が使用できる。好ましくは平均粒子径2〜4
0μmの原料を使用するのが粉砕効率的の観点から良
い。湿式媒体撹拌ミルで粉砕したスラリーはそのまま乾
燥すると、乾燥凝集により平均粒子径がスラリー状態の
粒子径よりも大きくなる。この粉砕スラリーを純水等の
液体にて洗浄して、乾燥後の水溶性Mg化合物が300
ppm以下、好ましくは200ppm以下、水溶性Si
化合物が500ppm以下、好ましくは320ppm以
下、水溶性Ca化合物が200ppm以下、好ましくは
180ppm以下(夫々Mg,Si,Ca元素として)
になるように調節することにより、乾燥後、アスペクト
比の大きい、平均粒子径3.0μm以下のタルクを製造
することができる。乾燥後のタルクはヘンシェルミキサ
ー、高速ブレンダー等で軽く解砕しても良い。
【0009】本発明において用いる樹脂はポリプロピレ
ン系樹脂、ABSなどのスチレン系樹脂、ポリエチレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポ
リカーボネート、ポリフェニレンエーテルなどの熱可塑
性樹脂が好ましく、特にバンパー、インパネ等の自動車
用途部品として使用する場合、価格や特性の面からポリ
プロピレン系樹脂が有利である。本発明におけるポリプ
ロピレン系樹脂とは、ホモプリプロピレン、結晶性エチ
レン−プロピレンブロック共重合体、およびエチレン−
プロピレンランダム共重合体等である。特にチグラー−
ナッター型触媒によって製造されたエチレン含有量35
重量%以下、メルトフローレート1〜100g/10m
in(JIS K6758)の結晶性エチレン−プロピ
レンブロック共重合体、さらに好ましくはエチレン含有
量30重量%以下、メルトフローレート1〜50g/1
0minの結晶性エチレン−プロピレンブロック共重合
体を使用すると、機械的特性に優れた熱可塑性樹脂組成
物を得ることができる。
【0010】本発明における樹脂組成物のタルク含有量
は0.1重量%未満ではタルクの核剤効果が不十分であ
り、一方40重量%を超えると耐衝撃性が低下し、機械
的特性のバランスが悪くなるので0.1〜40重量%が
好ましく、特に好ましくは0.1〜20重量%の範囲で
ある。また、タルク含有量40〜70重量%のマスター
バッチを作成して、上記熱可塑性樹脂で0.1〜40重
量%の範囲内に希釈することもできる。本発明の樹脂組
成物は熱可塑性樹脂とタルクより主としてなるが、その
他にエチレン−プロピレンゴム等のゴム状物質、酸化防
止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、難燃剤、核剤などの添
加剤を本発明の効果を損なわない範囲で加えても良い。
ここでいうゴム状物質とは、エチレン−プロピレンゴ
ム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどの
弾性を有する合成ゴムまたは天然ゴムである。好ましく
は、メルトフローレート0.5〜5g/10minのエ
チレン−プロピレンゴム、さらに好ましくはメルトフロ
ーレート0.5〜3.5g/10minのエチレン−プ
ロピレンゴムを用いると機械的な特性の優れた熱可塑性
樹脂組成物が得られる。本発明で使用する熱可塑性樹脂
組成物を製造する混練機は単軸や二軸押出機等の連続式
混練押出機またはバンバリーミキサーや熱ロール等のバ
ッチ式混練機、どのタイプを用いても良いが、本発明で
使用するタルクが微粉であることから、強い剪断応力で
混練するタイプの混練機が望ましい。
【0011】
【作用】従来の熱可塑性樹脂組成物に使用するタルクは
微粉砕すると二次凝集により見かけ上大きな粒子とな
り、微粉末を製造することが難しかった。このようなタ
ルク微粉を使用して熱可塑性樹脂組成物を製造しても、
混練時に二次凝集の単位でしか分散できず、機械的特性
を向上させることができないと考えた。そこで二次凝集
について種々検討した結果、まだその機構を充分に解明
したわけではないが、実験によれば水溶性化合物(元素
としてMg,Si,Ca)が粒子を強固に凝集させる原
因であり、この水溶性化合物を純水等の液体で洗浄する
ことによって低減すれば凝集を防止でき、そのタルクを
使用することにより熱可塑性樹脂組成物の機械的特性が
向上することがわかった。なお、本発明での洗浄の効果
が乾式粉砕後の粉末にも有効なのはいうまでもない。
【0012】
【実施例】以下に実施例、比較例にて本発明を詳説す
る。 (実施例1〜5)平均粒子径20μmの粗粒タルクをサ
ンドミル(カンペ家庭塗料(株)製)で2mmφのアル
ミナビーズを使用して粉砕し、平均粒子径0.7μmの
タルク微粉を得た。その後このスラリーを加圧濾過機で
濾過した。この時の濾液の電導度を測定し、ケーキを純
水にてスラリーとし(以後リスラリーという)、再び濾
過した。この濾過、リスラリーという操作を濾過時の濾
液の電導度が100〜10μS/cmになるまで繰り返
した後、170℃で12時間乾燥した。それから、得ら
れたタルク微粉10重量%と昭和電工(株)製、結晶性
エチレン−プロピレン共重合体(SMK711H−3)
80重量%と昭和電工(株)製、エチレン−プロピレン
ゴム(ST241C)10重量%をヘンシェルミキサー
にて5分間乾式混合した。この乾式混合物をスクリュー
式定量フィーダーで連続混練押出機に定量供給し、溶融
混練し押し出した後、カッターで2mm程度のペレット
に切断して、プロピレン系樹脂組成物を製造した。
【0013】連続混練押出機としてはスクリュー径30
mmφの異方向二軸混練押出機(ナカタニ(株)製)を
使用した。スクリューはダルメージタイプを使用し、ス
クリューモーター回転数としては900rpmに設定し
た。混練温度としてはスクリューのダルメージ部分で1
90℃、ダイス温度を190℃に設定した。この時、ダ
イス出口での樹脂温度は185〜187℃であった。次
に得られた樹脂組成物を射出成形して、成形品の曲げ弾
性率と衝撃強度を測定した。射出成形機としては、
(株)日本製鋼所、JC150SAを使用し、スクリュ
ー径46mmφ、ホッパー側からシリンダー温度160
℃、170℃、190℃、金型温度40℃、射出時間2
秒、射出圧力130kg/cm2 、保圧力130kg/
cm2 、型締力120ton、冷却時間30秒の条件に
て射出成形を実施した。曲げ弾性率はテンシロンを使用
して、ASTM D256に基づいて23℃にて測定し
た。衝撃強度はIZOD衝撃試験機を使用して、AST
M D790に基づいて23℃にて測定した。溶融混練
物のメルトフローレートはJIS K6758に基づい
て測定した。これらの測定結果は表1に示す。ポリプロ
ピレン系樹脂組成物の曲げ弾性率と衝撃強度は表1に示
すとおり共に優れていた。
【0014】(実施例6〜10)実施例1〜5のタルク
微粉20重量%と昭和電工(株)製、結晶性エチレン−
プロピレン共重合体(SMK711H−3)70重量%
と昭和電工(株)製、エチレン−プロピレンゴム(ST
251C)10重量%をヘンシェルミキサーにて5分間
乾式混合した。実施例1〜5と同様に、この乾式混合物
を連続混練押出機で溶融混練し、射出成形して曲げ弾性
率と衝撃強度を測定した。溶融混練物のメルトフローレ
ートは実施例1と同様に測定した。その結果を表1に示
す。これらの例では実施例1〜5に較べ、タルクの充填
率が多いので衝撃強度はやや下っているが、曲げ弾性率
がかなり高くなっている。
【0015】(実施例11〜15)実施例1〜5のタル
ク微粉40重量%と昭和電工(株)製、結晶性エチレン
−プロピレン共重合体(SMK711H−3)50重量
%と昭和電工(株)製、エチレン−プロピレンゴム(S
T251C)10重量%をヘンシェルミキサーにて5分
間乾式混合した。実施例1〜5と同様に、この乾式混合
物を連続混練押出機で溶融混練し、射出成形して曲げ弾
性率と衝撃強度を測定した。溶融混練物のメルトフロー
レートは実施例1〜5と同様に測定した。その結果を表
1に示す。これらの例ではタルクの充填量を特に多くし
たため、曲げ弾性率の向上が著しい。
【0016】(実施例16〜20)実施例1〜5のタル
ク微粉10重量%と昭和電工(株)製、結晶性エチレン
−プロピレン共重合体(SMK711H−3)90重量
%をヘンシェルミキサーにて5分間乾式混合した。実施
例1〜5と同様に、この乾式混合物を連続混練押出機で
溶融混練し、射出成形して曲げ弾性率と衝撃強度を測定
した。溶融混練物のメルトフローレートは実施例1〜5
と同様に測定した。その結果を表1に示す。ポリプロピ
レン系樹脂組成物の曲げ弾性率と衝撃強度は、ゴム成分
を含まない組成物としては比較的高い数値を示した。
【0017】(実施例21〜25)平均粒子径20μm
の粗粒タルクをサンドミル(カンペ家庭塗料(株)製)
で2mmφのアルミナビーズを使用して粉砕し、平均粒
子径0.5μmのタルク微粉を得た。その後このスラリ
ーを加圧濾過機で濾過した。この時の濾液の電導度を測
定し、ケーキを純水にてスラリーとし(以後リスラリー
という)、再び濾過した。この濾過、リスラリーという
操作を濾過時の濾液の電導度が100〜10μS/cm
になるまで繰り返した後、170℃で12時間乾燥し
た。それから、得られたタルク微粉10重量%と昭和電
工(株)製、結晶性エチレン−プロピレン共重合体(S
MK711H−3)80重量%と昭和電工(株)製、エ
チレン−プロピレンゴム(ST241C)10重量%を
ヘンシェルミキサーにて5分間乾式混合した。実施例1
〜5と同様に、この乾式混合物を連続混練押出機で溶融
混練し、射出成形して曲げ弾性率と衝撃強度を測定し
た。溶融混練物のメルトフローレートは実施例1〜5と
同様に測定した。その結果を表1に示す。ポリプロピレ
ン系樹脂組成物の曲げ弾性率と衝撃強度は共に優れてお
り、特に衝撃強度の向上が著しい。
【0018】(実施例26〜30)平均粒子径20μm
の粗粒タルクをサンドミル(カンペ家庭塗料(株)製)
で2mmφのアルミナビーズを使用して粉砕し、平均粒
子径1.0μmのタルク微粉を得た。その後このスラリ
ーを加圧濾過機で濾過した。この時の濾液の電導度を測
定し、ケーキを純水にてスラリーとし(以後リスラリー
という)、再び濾過した。この濾過、リスラリーという
操作を濾過時の濾液の電導度が100〜10μS/cm
になるまで繰り返した後、170℃で12時間乾燥し
た。それから、得られたタルク微粉10重量%と昭和電
工(株)製、結晶性エチレン−プロピレン共重合体(S
MK711H−3)80重量%と昭和電工(株)製、エ
チレン−プロピレンゴム(ST241C)10重量%を
ヘンシェルミキサーにて5分間乾式混合した。実施例1
〜5と同様に、この乾式混合物を連続混練押出機で溶融
混練し、射出成形して曲げ弾性率と衝撃強度を測定し
た。溶融混練物のメルトフローレートは実施例1〜5と
同様に測定した。その結果を表1に示す。ポリプロピレ
ン系樹脂組成物の曲げ弾性率と衝撃強度は共に優れてい
た。
【0019】
【表1】
【0020】(比較例1)平均粒子径20μmの粗粒タ
ルクをサンドミル(カンペ家庭塗料(株)製)で2mm
φのアルミナビーズを使用して粉砕し、平均粒子径0.
7μmのタルク微粉を得た。その後このスラリーをアル
ミナビーズと分離し、170℃で12時間乾燥した。そ
れから、得られたタルク微粉10重量%と昭和電工
(株)製、結晶性エチレン−プロピレン共重合体(SM
K711H−3)80重量%と昭和電工(株)製、エチ
レン−プロピレンゴム(ST241C)10重量%をヘ
ンシェルミキサーにて5分間乾式混合した。実施例1〜
5と同様に、この乾式混合物を連続混練押出機で溶融混
練し、射出成形して曲げ弾性率と衝撃強度を測定した。
溶融混練物のメルトフローレートは実施例1〜5と同様
に測定した。その結果を表2に示す。曲げ弾性率と衝撃
強度は実施例1〜5に較べて低かった。
【0021】(比較例2)平均粒子径20μmの粗粒タ
ルクをサンドミル(カンペ家庭塗料(株)製)で2mm
φのアルミナビーズを使用して粉砕し、平均粒子径0.
5μmのタルク微粉を得た。その後このスラリーをアル
ミナビーズと分離し、170℃で12時間乾燥した。そ
れから、得られたタルク微粉10重量%と昭和電工
(株)製、結晶性エチレン−プロピレン共重合体(SM
K711H−3)80重量%と昭和電工(株)製、エチ
レン−プロピレンゴム(ST241C)10重量%をヘ
ンシェルミキサーにて5分間乾式混合した。実施例1〜
5と同様に、この乾式混合物を連続混練押出機で溶融混
練し、射出成形して曲げ弾性率と衝撃強度を測定した。
溶融混練物のメルトフローレートは実施例1〜5と同様
に測定した。その結果を表2に示す。曲げ弾性率と衝撃
強度は実施例21〜25に較べて低かった。
【0022】(比較例3)平均粒子径20μmの粗粒タ
ルクをサンドミル(カンペ家庭塗料(株)製)で2mm
φのアルミナビーズを使用して粉砕し、平均粒子径1.
0μmのタルク微粉を得た。その後このスラリーをアル
ミナビーズと分離し、170℃で12時間乾燥した。そ
れから、得られたタルク微粉10重量%と昭和電工
(株)製、結晶性エチレン−プロピレン共重合体(SM
K711H−3)80重量%と昭和電工(株)製、エチ
レン−プロピレンゴム(ST241C)10重量%をヘ
ンシェルミキサーにて5分間乾式混合した。実施例1〜
5と同様に、この乾式混合物を連続混練押出機で溶融混
練し、射出成形して曲げ弾性率と衝撃強度を測定した。
溶融混練物のメルトフローレートは実施例1〜5と同様
に測定した。その結果を表2に示す。曲げ弾性率と衝撃
強度は実施例26〜30に較べて低かった。以上の実施
例、比較例を見ればわかるとおり、実施例のタルク微粉
は乾燥しても二次凝集を殆ど起こしていないのに対し、
比較例では乾燥により二次凝集し、粒子径が大きくなっ
ている。
【0023】
【表2】
【0024】
【発明の効果】本発明によれば簡単な操作によりタルク
中の水溶性のMg,Si,Caの夫々の化合物を低減で
き、それによってタルク微粉末の二次凝集が防止され、
そのタルクを熱可塑性樹脂に添加することにより、剛性
や耐衝撃性に優れた熱可塑性樹脂組成物が得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂およびタルクより主として
    なる熱可塑性樹脂組成物において、水溶性のMg化合物
    がMg元素として300ppm以下、水溶性のSi化合
    物がSi元素として500ppm以下、水溶性のCa化
    合物がCa元素として200ppm以下であるタルクを
    用いることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 遠心沈降法による平均粒子径が3.0μ
    m以下であるタルクを用いることを特徴とする請求項1
    に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 タルクを0.1〜40重量%含む請求項
    1または2に記載の熱可塑性樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 熱可塑性樹脂およびタルクより主として
    なる熱可塑性樹脂組成物の製造法において、乾式または
    湿式粉砕機によって粉砕した後、液体にて洗浄したタル
    クを用いることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造
    法。
JP33598594A 1994-12-22 1994-12-22 熱可塑性樹脂組成物 Pending JPH08176340A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11241016A (ja) * 1998-02-25 1999-09-07 Honda Motor Co Ltd 車輛用外装プラスチック部品
JP2019065233A (ja) * 2017-10-04 2019-04-25 旭化成株式会社 ポリアセタール樹脂組成物

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