JPH0967521A - 熱可塑性樹脂複合材料及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性
能、耐熱性、表面平滑性に優れる低コストな材料を提供
すること。 【解決手段】 熱可塑性マトリックス樹脂と；繊維状複
鎖構造型粘土鉱物と、熱可塑性マトリックス樹脂と相溶
化可能で且つ繊維状複鎖構造型粘土鉱物に結合している
相溶化樹脂とから成る粘土鉱物複合体とを有する熱可塑
性樹脂複合材料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、機械的強度，耐熱
性，表面平滑性，寸法安定性等に優れる熱可塑性樹脂複
合材料及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高強度，高耐熱性を併せ持ったプ
ラスチック（エンジニアリングプラスチック）の開発が
進んでいる。高強度，高耐熱性といった要求を満たすた
め、従来より、ガラス繊維による補強，ワラストナ
イト等の天然鉱物繊維による補強，カーボン繊維によ
る補強，チタン酸カリウム，ホウ酸アルミニウム等の
ウィスカーによる補強など数多くの改良が試みられてい
る。

【０００３】ところが、上記のガラス繊維による補強
では、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能の一
部の向上やプラスチックの種類によっては耐熱性の向上
は見られるものの、ガラス繊維の繊維径が通常９〜１３
μｍと大きいため、成形品の表面平滑性が著しく悪くな
る。

【０００４】上記の天然鉱物繊維による補強では、天
然鉱物繊維の繊維径が通常１〜１３μｍであるため、
よりも表面平滑性には若干優れるものの、未だ悪い。ま
た、機械的性能及び耐熱性については程向上は見られ
ない。

【０００５】上記のカーボン繊維による補強では、機
械的性能及び耐熱性についてはよりも優れるものの、
表面平滑性についてはと同様に著しく悪くなる。ま
た、カーボン繊維は非常に高価であり、実用的ではな
い。

【０００６】上記のウィスカーによる補強では、機械
的性能，耐熱性及び表面平滑性の何れも、よりも優れ
ているが、ウィスカーはと同様に非常に高価であり、
実用的ではない。

【０００７】一方、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機
械的性能、耐熱性、表面平滑性を狙った従来技術とし
て、特開昭６３−２５１４６１号公報に示されるものも
知られている。このものは、ナイロン樹脂と、ナイロン
樹脂中に均一に分散している繊維状複鎖構造型粘土鉱物
とから成るナイロン複合材料である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このナイロ
ン複合材料では、表面平滑性には優れ、低コストである
ものの、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能に
ついては未だ不十分である。これは、粘土鉱物及びナイ
ロン樹脂間の結合力が乏しいためと考えられる。

【０００９】故に、本発明は、引張強度，曲げ強度，弾
性率等の機械的性能、耐熱性、表面平滑性に優れる低コ
ストな材料を提供することを、その技術的課題とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項１の発明においては、熱可塑性樹脂複合
材料を、熱可塑性マトリックス樹脂と、繊維状複鎖構造
型粘土鉱物、及び熱可塑性マトリックス樹脂と相溶化可
能で且つ前記繊維状複鎖構造型粘土鉱物に結合している
相溶化樹脂とから成る粘土鉱物複合体とから構成した。

【００１１】請求項１の発明では、引張強度，曲げ強
度，弾性率等の機械的性能及び耐熱性を向上させること
ができる。この作用は次のように考えられる。繊維状複
鎖構造型粘土鉱物（以下粘土鉱物と称する）に熱可塑性
マトリックス樹脂と相溶化可能な相溶化樹脂を結合して
いるので、粘土鉱物と相溶化樹脂とから成る粘土鉱物複
合体を熱可塑性マトリックス樹脂中に分散する際に、相
溶化樹脂が熱可塑性マトリックス樹脂と相溶化してアロ
イ化層となり、粘土鉱物がそのアロイ化層を介して熱可
塑性マトリックス樹脂に強固に結合する。つまり、この
アロイ化層の介在により粘土鉱物及び熱可塑性マトリッ
クス樹脂間の結合力は、粘土鉱物及び熱可塑性マトリッ
クス樹脂を直接結合させる従来技術よりも大きくなる。

【００１２】また、繊維径の大きいガラス繊維等を用い
ないので、表面平滑性に優れたものになる。更に、粘土
鉱物を用いているので、低コストになる。

【００１３】上記請求項１において、粘度鉱物複合体を
熱可塑性マトリックス樹脂中へ均一に分散させると共
に、粘度鉱物及び熱可塑性マトリックス樹脂間の結合力
を更に向上させるために、相溶化樹脂の含有量を、粘土
鉱物１００重量部に対して１０〜７０重量部にすると好
ましい。ここで、含有量が１０重量部未満であると、粘
土鉱物及び熱可塑性マトリックス樹脂間の結合力が小さ
くなり、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能及
び耐熱性の向上効果が小さくなる。一方、含有量が７０
重量部を越えると、粘土鉱物複合体中の粘土鉱物の解繊
状態が悪くなり、粘土鉱物複合体が熱可塑性マトリック
ス樹脂へ均一に分散するのを阻害する恐れがあり、その
結果、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能及び
耐熱性の向上効果が小さくなる恐れがある。

【００１４】上記請求項１において、粘土鉱物複合体の
含有量を、熱可塑性マトリックス樹脂１００重量部に対
して５〜７０重量部にすると好ましい。ここで、含有量
が５重量部未満であると、引張強度，曲げ強度，弾性率
等の機械的性能及び耐熱性の向上効果が小さくなる。一
方、含有量が７０重量部を越えると、引張強度，曲げ強
度，弾性率等の機械的性能及び耐熱性の向上効果が小さ
くなる。

【００１５】上記技術的課題を解決するために請求項４
の発明においては、繊維状複鎖構造型粘土鉱物，相溶化
樹脂のモノマー及び重合触媒を混合し、繊維状複鎖構造
型粘土鉱物にモノマー及び重合触媒を吸着させる第１混
合工程と、該混合物を加熱し、繊維状複鎖構造型粘土鉱
物とモノマーとを反応させると共に、モノマーを重合さ
せる重合反応工程と、該重合反応混合物を冷却して解繊
し、粘土鉱物複合体を得る冷却解繊工程と、熱可塑性マ
トリックス樹脂と粘土鉱物複合体とを混合する第２混合
工程と、該混合物を加熱して溶融混練し、熱可塑性マト
リックス樹脂と粘土鉱物複合体中の相溶化樹脂とを相溶
化させてそれらの境界にアロイ層を形成する溶融混練ア
ロイ化工程と、該反応物を冷却し、熱可塑性樹脂複合材
料を得る冷却工程とを順次行った。

【００１６】請求項４の発明では、引張強度，曲げ強
度，弾性率等の機械的性能、耐熱性、表面平滑性に優れ
る低コストな熱可塑性樹脂複合材料を容易に製造するこ
とができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１８】実施の形態に係る熱可塑性樹脂複合材料
は、熱可塑性マトリックス樹脂と、粘土鉱物複合体とか
ら成る。

【００１９】熱可塑性マトリックス樹脂としては、ポリ
アミド，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，
ポリアセタール，ポリフェニレンオキサイド，ＡＢＳ樹
脂，ＡＥＳ樹脂，ＡＳ樹脂，ポリスチレン，メタクリル
酸樹脂等の非常に幅広い種類の熱可塑性樹脂を用いるこ
とができる。

【００２０】粘土鉱物複合体は、熱可塑性マトリックス
樹脂中に均一に分散したもので、繊維状複鎖構造型粘土
鉱物と、相溶化樹脂とから成る。

【００２１】粘土鉱物は、繊維状をなした複鎖構造型の
珪酸マグネシウムを主成分とするものである。粘土鉱物
は、多孔質で無数の縦穴中空の細孔をもち、その細孔分
布は１０〜１００Åで、表面積は２５０〜４００ｍ² ／
ｇと非常に大きい。粘土鉱物の細孔表面及び外表面に
は、多数の水酸基が存在し、負に帯電している。尚、粘
土鉱物は、上記細孔以外に、１００〜１０００Åの単繊
維間の隙間をもっている。

【００２２】粘土鉱物は、セピオライト，アタパルジャ
イトと呼ばれ、直径が０．００５〜０．３μｍ，長さが
０．０２〜５０μｍである。ここで、直径が０．００５
μｍ未満及び長さが０．０２μｍ未満であると、粘土鉱
物による補強効果が発揮され難くなり、機械的性能及び
耐熱性向上の効果を発揮され難くなる。一方、直径が
０．３μｍを超え、長さが５０μｍを超えると、粘土鉱
物の熱可塑性マトリックス樹脂中への分散状態が悪くな
り、最終的な成形品にひけやそりが発生したりその寸法
精度が悪くなると共に、表面平滑性が悪くなる恐れがあ
る。また、直径が０．０１〜０．３μｍ，長さが０．１
〜４０μｍの範囲が好ましく、この場合、粘土鉱物複合
体の熱可塑性マトリックス樹脂中への分散性が良くな
り、機械的性能，耐熱性，表面平滑性及び寸法安定性を
著しく向上させることができる。

【００２３】相溶化樹脂は、熱可塑性マトリックス樹脂
中への分散時に熱可塑性マトリックス樹脂と相溶化して
アロイ化層を形成するものである。また、相溶化樹脂
は、粘土鉱物の多数の細孔表面及び外表面に存在する水
酸基に結合（水素又はイオン結合）していると共に、粘
土鉱物の多数の細孔表面及び外表面に吸着されている。

【００２４】相溶化樹脂は、非反応性モノマー，反応性
モノマー及び重合触媒（重合開始剤）を原料として重合
させたものである。

【００２５】非反応性モノマーは、熱可塑性マトリック
ス樹脂と物理的に混合してアロイ材料を生成するもので
ある。非反応性モノマーとしては、メタクリル酸メチ
ル，メタクリル酸エチル，メタクリル酸ブチル，メタク
リル酸ラウリル，アクリル酸メチル，アクリル酸エチ
ル，アクリル酸ブチル，スチレン，ビニルトルエン，ア
クリロニトリル，ジシクロペンタジエン，１，４−ヘキ
サジエン，エチリデンノルボネン又はその混合物等を用
いることができる。

【００２６】反応性モノマーは、非反応性モノマーと協
働してポリマーとなり、そのポリマーが熱可塑性マトリ
ックス樹脂と化学的に反応してアロイ材料を生成するも
のである。反応性モノマーとしては、α，β−不飽和カ
ルボン酸又はその誘導体を用いることができ、具体的に
は、アクリル酸，メタクリル酸等のモノカルボン酸、マ
レイン酸，フマル酸，イタコン酸等のジカルボン酸、無
水カルボン酸，無水イタコン酸等のジカルボン酸無水
物、グリシジルメタアクリレート，アクリルアミド等が
挙げられる。

【００２７】重合触媒は、モノマーの重合を活性化する
ものである。重合触媒としては、ベンゾイルパーオキサ
イド，オクタノイルパーオキサイド，デカノイルパーオ
キサイド，ラウロイルパーオキサイド，ｔ−ブチルヒド
ロパーオキサイド，ジ−ｔ−ブチルヒドロパーオキサイ
ド，ｔ−ブチルパーオキシアセテート等の有機過酸化物
やアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等のアゾ化
合物等を用いることができ、これらの選択は重合させる
モノマーの種類によって決定される。

【００２８】粘土鉱物複合体の含有量は、熱可塑性マト
リックス樹脂１００重量部に対して５〜７０重量部であ
る。ここで、含有量が５重量部未満であると、引張強
度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能及び耐熱性の向上
効果が小さくなる。一方、含有量が７０重量部を越える
と、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能及び耐
熱性の向上効果が小さくなる。

【００２９】相溶化樹脂の含有量は、粘土鉱物１００重
量部に対して１０〜７０重量部にすると好ましい。ここ
で、含有量が１０重量部未満であると、粘土鉱物及び熱
可塑性マトリックス樹脂間の結合力が小さくなり、引張
強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能及び耐熱性の向
上効果が小さくなる。一方、含有量が７０重量部を越え
ると、粘土鉱物複合体中の粘土鉱物の解繊状態が悪くな
り、粘土鉱物複合体が熱可塑性マトリックス樹脂へ均一
に分散するのを阻害する恐れがあり、その結果、引張強
度，曲げ強度，弾性率等の機械的性能及び耐熱性の向上
効果が小さくなる恐れがある。

【００３０】以下、上記した熱可塑性樹脂複合材料の製
造方法を説明する。

【００３１】まず、重合触媒を相溶化樹脂のモノマーに
溶解しておき、該混合物と粘土鉱物を凝縮器，水分離器
の付いた加熱，冷却可能なニーダー等の混合機に投入
し、常温にて粘土鉱物の細孔及び外表面にモノマー及び
重合触媒の混合物が均一に吸着されるまで混合する（第
１混合工程）。

【００３２】次に、上記混合機中に窒素ガス等の不活性
ガスを流し込み、不活性雰囲気下で加熱してモノマーを
重合させると同時に、モノマーと粘土鉱物とを反応させ
てモノマーを粘土鉱物の水酸基と結合させる（重合反応
工程）。尚、モノマー中に粘土鉱物と反応するモノマー
がない場合には、重合のみとなる（重合工程）。ここ
で、不活性雰囲気下で重合反応工程を行うのは、空気中
の酸素による重合速度の抑制を防止すると共に、重合物
（ポリマー）の酸化を防止するためである。また、重合
反応中には、粘土鉱物の付着水，結晶水の一部，粘土鉱
物及びモノマーの反応により生成した反応生成水等が発
生するので、水分離器により系外に除去している。ま
た、本工程で重要なのは、反応温度と反応時間である。
反応が不十分である場合には、モノマー分が残り、低分
子量の樹脂ができ、機械的強度及び耐熱性の向上が阻害
される恐れがあるためである。

【００３３】次に、上記重合混合物を冷却しながら解繊
して粘土鉱物複合体を得る（冷却解繊工程）。この場
合、本工程においても重合反応工程と同様に不活性雰囲
気下で行うのが望ましい。また、解繊状態が悪いと、大
きなダマができ、粘土鉱物複合体の熱可塑性マトリック
ス樹脂へ均一分散され難く、機械的性能，耐熱性，表面
平滑性および寸法安定性の低下に繋がる。

【００３４】次に、熱可塑性マトリックス樹脂と粘土鉱
物複合体とを混合する（第２混合工程）。この混合はナ
ウタミキサー，ヘンシェルミキサー等で予備混合する方
法と、オートフィダー付２軸押出機で所定量を秤量しな
がら投入する方法がある。

【００３５】次に、２軸押出機等にて所定の温度で該混
合物を加熱して溶融混練し、粘土鉱物複合体の相溶化樹
脂を熱可塑性マトリックス樹脂と相溶化させてアロイ化
層を形成することにより、熱可塑性マトリックス樹脂中
に粘土鉱物複合体を均一に分散させる（溶融混練アロイ
化工程）。この工程により、機械的性能，耐熱性，表面
平滑性および寸法安定性が著しく向上する。

【００３６】最後に、上記アロイ化物を冷却して目的の
熱可塑性樹脂複合材料を得る（冷却工程）。尚、冷却
は、冷水による急冷でも放冷による徐冷でも良い。

【００３７】尚、熱可塑性樹脂複合材料を原料として、
直接射出成形により各種の成形品を成形しても良いし、
他の相溶化する熱可塑性樹脂と所定の割合で混合したも
のを原料として射出成形により成形品を成形しても良
い。

【００３８】尚、本発明の実施の形態に係る熱可塑性樹
脂複合材料は、アウトサイドドアハンドル，ホイルカバ
ー，フェンダーパネル，バンパー，インストルメントパ
ネル，インサイドドアハンドル，ドアトリム等の自動車
内外装品等に適用できる。

【００３９】

【実施例】以下、具体例について説明する。

【００４０】（実施例１〜１４）まず、相溶化樹脂モノ
マーであるメタクリル酸メチル１００重量部，アクリロ
ニトリル４５重量部，無水マレイン酸３重量部と、重合
触媒であるアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）１
重量部を混合し、均一に溶解したモノマー混合物を得
た。

【００４１】次に、粘土鉱物である中国産セピオライト
１００重量部（平均繊維径０．２μｍ，平均繊維長５μ
ｍ）を凝縮器及び水分離器の付いた加熱，冷却可能な試
験用２ｌニーダーに入れた。次いで、攪拌しながら、窒
素ガスを流して窒素ガス雰囲気とし、ニーダー中に表１
に示す組成の上記モノマー混合物を添加してモノマー混
合物がセピオライトに均一に吸着されるまで混合した。
尚、この混合時間は３０分〜２時間である。

【００４２】次に、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら、
ニーダーのジャケット部に８０〜９０℃の熱媒体を１〜
１．５時間流して重合を開始させ、次いで熱媒体の温度
を１３０〜１５０℃に上げてモノマーの重合を進めると
同時に、モノマーとセピオライトとの反応を進めた。こ
の時、セピオライト中の吸着水及び結晶水の一部を未反
応のモノマーと共沸して凝縮器内で凝縮させ、水分離器
にて未反応モノマーを反応系内に戻し、凝縮水を系外に
取り出した。尚、反応時間は４〜６時間である。

【００４３】次に、重合反応終了後も窒素ガス雰囲気中
で攪拌しながら、熱媒体温度を室温まで下げて重合反応
混合物を冷却，解繊して粘土鉱物複合体を得た。ここ
で、粘度鉱物複合体中の粘度鉱物の解繊状態を目視によ
り評価した。この結果を表１に示す。尚、表１におい
て、○はダマが全く存在しない，△はダマが少量存在す
る，×がダマが多く存在することを意味する。つまり、
この評価が良い程、粘度鉱物複合体が熱可塑性マトリッ
クス樹脂中へ均一に分散する。

【００４４】表１に示す組成の粘土鉱物複合体を所定量
のヘンシェルミキサーで熱可塑性マトリックス樹脂であ
る１００重量部のナイロン６（東レ株式会社製，ＣＭ１
０１７）と混合した。

【００４５】次に、２軸押出機等にて２４０〜２６０℃
で該混合物を加熱して溶融混練し、粘土鉱物複合体をナ
イロン６中に均一に分散させ、次いで、冷却して目的の
熱可塑性樹脂複合材料を得た。

【００４６】この熱可塑性樹脂複合材料を原料として射
出成形により性能評価試験用テストピースを成形した。
このテストピースを用いて性能評価試験を下記に示すＡ
ＳＴＭ規格，ＪＩＳ規格に基づいて行った。この試験結
果を表１に示す。また、粘土鉱物の含有量と引張破断強
度との関係を示すグラフを図１に，粘土鉱物の含有量と
曲げ弾性率との関係を示すグラフを図２に，粘土鉱物の
含有量と熱変形温度との関係を示すグラフを図３に夫々
示す。

【００４７】 （性能評価試験） （規格） 引張破断強度 ： ＡＳＴＭ Ｄ６３８ 引張破断伸び ： ＡＳＴＭ Ｄ６３８ 曲げ弾性率 ： ＡＳＴＭ Ｄ７９０ 熱変形温度 ： ＡＳＴＭ Ｄ６４８（荷重１８．６kgf/cm² ） １０点平均粗さ ： ＪＩＳ Ｂ０６０１

【００４８】

【表１】

【００４９】（比較例１〜３）熱可塑性マトリックス樹
脂のモノマーである６−アミノ−ｎカプロン酸１００重
量部と表２に示す組成の粘土鉱物をステンレス製の反応
容器内に入れ、予備攪拌混合した。次いで、オイルバス
内に設置して窒素ガス雰囲気下で２２０℃で１．５時間
反応させた後、さらに温度を２６０℃に上げて重合させ
て熱可塑性樹脂複合材料を得た。

【００５０】（比較例４）１００重量部のナイロン６の
みを使用した例。

【００５１】（比較例５〜７）１００重量部のナイロン
６と表２に示す組成のガラス繊維（セントラル硝子株式
会社製，ＥＣＳ１０・８７１Ｆ；平均繊維径１１μｍ，
平均繊維長３ｍｍ，純粋なガラス繊維１００重量部をγ
−アミノプロピルエトキシシラン０．６重量部で表面処
理したもの）を混合し、熱可塑性樹脂複合材料を得た。

【００５２】（比較例８，９）１００重量部のナイロン
６と表２に示す組成のワラストナイト（平均繊維径５μ
ｍ，平均繊維長６０μｍ，純粋なワラストナイト１００
重量部をγ−アミノプロピルエトキシシラン０．６重量
部で表面処理したもの）を混合し、熱可塑性樹脂複合材
料を得た。

【００５３】上記の比較例１〜９の材料を用いてテスト
ピースを作成し、その性能評価試験実施例と同様な方法
で行い、その結果を表２に示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】図１〜図３及び表１，２から明らかなよう
に、本実施例１〜１４の殆ど全ての複合材料は、比較例
１〜３の複合材料（粘土鉱物による補強）よりも、粘土
鉱物の含有量が同等のものにおいて、引張破断強度，曲
げ弾性率及び耐熱性に優れている。これは、粘土鉱物及
び熱可塑性マトリックス樹脂間に相溶化樹脂と熱可塑性
マトリックス樹脂とのアロイ化層が存在するためと考え
られる。

【００５６】また、表１，２から明らかなように、本実
施例１〜１４のものは、比較例４（マトリックス樹脂の
み）のものよりも、引張破断強度，曲げ弾性率及び耐熱
性に優れている。

【００５７】また、表１，２から明らかなように、本実
施例１〜１４のものは、比較例５〜７（ガラス繊維によ
る補強）のものと同等に、引張破断強度及び曲げ弾性率
に優れており、比較例５〜７のものよりも、表面平滑性
に著しく優れている。

【００５８】更に、表１，２から明らかなように、本実
施例１〜１４のものは、比較例８，９（ワラストナイト
による補強）のものよりも、引張破断強度，曲げ弾性
率，耐熱性及び表面平滑性に優れている。

【００５９】（実施例１５〜２３）まず、相溶化樹脂モ
ノマーであるメタクリル酸メチル１００重量部，アクリ
ロニトリル１５重量部，無水マレイン酸６重量部と、重
合触媒であるアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）
０．８重量部を混合し、均一に溶解したモノマー混合物
を得た。

【００６０】次に、粘土鉱物である中国産セピオライト
１００重量部（平均繊維径０．２μｍ，平均繊維長５μ
ｍ）を実施例１〜１４と同様なニーダーに入れた。次い
で、攪拌しながら窒素ガスを流して窒素ガス雰囲気と
し、ニーダー中に表３に示す組成の上記モノマー混合物
を添加してモノマー混合物がセピオライトに均一に吸着
されるまで混合した。尚、この混合時間は３０分〜２時
間である。

【００６１】次に、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら、
ニーダーのジャケット部に８０〜９０℃の熱媒体を１時
間流して重合を開始させ、次いで熱媒体の温度を１４０
〜１５０℃に上げてモノマーの重合を進めると同時に、
モノマーとセピオライトとの反応を進めた。この時、セ
ピオライト中の吸着水及び結晶水の一部を未反応のモノ
マーと共沸して凝縮器内で凝縮させ、水分離器にて未反
応モノマーを反応系内に戻し、凝縮水を系外に取り出し
た。尚、反応時間は４〜６時間である。

【００６２】次に、重合反応終了後も窒素ガス雰囲気中
で攪拌しながら、熱媒体温度を室温まで下げて重合反応
混合物を冷却，解繊して粘土鉱物複合体を得た。ここ
で、粘度鉱物複合体中の粘度鉱物の解繊状態を目視によ
り評価した。この結果を表３に示す。尚、表３におい
て、○はダマが全く存在しない，△はダマが少量存在す
る，×がダマが多く存在することを意味する。つまり、
この評価が良い程、粘度鉱物複合体が熱可塑性マトリッ
クス樹脂中へ均一に分散することになる。

【００６３】表３に示す組成の粘土鉱物複合体を所定量
のヘンシェルミキサーで熱可塑性マトリックス樹脂であ
る１００重量部のポリカーボネート（帝人化成株式会社
製，パンライトＫ−１３００）と混合した。

【００６４】次に、２軸押出機等にて２８０〜３１０℃
で該混合物を加熱して溶融混練し、粘土鉱物複合体をポ
リカーボネート中に均一に分散させ、次いで、冷却して
目的の熱可塑性樹脂複合材料を得た。

【００６５】（比較例１０）１００重量部のポリカーボ
ネートのみを使用した例。

【００６６】（比較例１１〜１３）１００重量部のポリ
カーボネートと表３に示す組成のガラス繊維（比較例５
〜７と同一）とから成る熱可塑性樹脂複合材料。

【００６７】実施例１５〜２３，比較例１０〜１３の熱
可塑性樹脂複合材料を原料として射出成形により性能評
価試験用テストピースを成形した。これらのテストピー
スを用いて実施例１〜１４と同様な方法で性能評価試験
を行い、その試験結果を表３に示す。

【００６８】

【表３】

【００６９】表３から明らかなように、本実施例１５〜
２３のものは、比較例１０（マトリックス樹脂のみ）の
ものよりも、引張破断強度，曲げ弾性率及び耐熱性に優
れている。

【００７０】また、本実施例１５〜２３のものは、比較
例１１〜１３（ガラス繊維による補強）のものと同等
に、引張破断強度及び曲げ弾性率に優れており、比較例
１１〜１３のものよりも、表面平滑性に著しく優れてい
る。

【００７１】（実施例２４〜３２）まず、相溶化樹脂モ
ノマーであるスチレンモノマー１００重量部，無水マレ
イン酸４重量部と、重合触媒であるアゾビスイソブチロ
ニトリル（ＡＩＢＮ）０．８重量部を混合し、均一に溶
解したモノマー混合物を得た。

【００７２】次に、粘土鉱物であるスペイン産セピオラ
イト１００重量部（平均繊維径０．１μｍ，平均繊維長
５μｍ）を実施例１〜１４と同様なニーダーに入れた。
次いで、攪拌しながら窒素ガスを流して窒素ガス雰囲気
とし、ニーダー中に表４に示す組成の上記モノマー混合
物を添加してモノマー混合物がセピオライトに均一に吸
着されるまで混合した。尚、この混合時間は３０分〜２
時間である。

【００７３】次に、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら、
ニーダーのジャケット部に１００〜１１０℃の熱媒体を
１〜１．５時間流して重合を開始させ、次いで熱媒体の
温度を１４０〜１５０℃に上げてモノマーの重合を進め
ると同時に、モノマーとセピオライトとの反応を進め
た。この時、セピオライト中の吸着水及び結晶水の一部
を未反応のモノマーと共沸して凝縮器内で凝縮させ、水
分離器にて未反応モノマーを反応系内に戻し、凝縮水を
系外に取り出した。尚、反応時間は４〜６時間である。

【００７４】次に、重合反応終了後も窒素ガス雰囲気中
で攪拌しながら、熱媒体温度を室温まで下げて重合反応
混合物を冷却，解繊して粘土鉱物複合体を得た。

【００７５】表４に示す組成の粘土鉱物複合体を所定量
のヘンシェルミキサーで熱可塑性マトリックス樹脂であ
る１００重量部の変性フェニレンオキサイド（日本ジー
イープラスチック株式会社製，ノリルＳＥＩ）と混合し
た。

【００７６】次に、２軸押出機等にて２８０〜３１０℃
で該混合物を加熱して溶融混練し、粘土鉱物複合体を変
性フェニレンオキサイド中に均一に分散させ、次いで、
冷却して目的の熱可塑性樹脂複合材料を得た。

【００７７】（比較例１４）１００重量部の変性フェニ
レンオキサイドのみを使用した例。

【００７８】（比較例１５〜１７）１００重量部の変性
フェニレンオキサイドと表４に示す組成のガラス繊維
（比較例５〜７と同一）とから成る熱可塑性樹脂複合材
料。

【００７９】実施例２４〜３２，比較例１４〜１７の熱
可塑性樹脂複合材料を原料として射出成形により性能評
価試験用テストピースを成形した。これらのテストピー
スを用いて実施例１〜１４と同様な方法で性能評価試験
を行い、その試験結果を表４に示す。

【００８０】

【表４】

【００８１】表４から明らかなように、本実施例２４〜
３２のものは、比較例１４（マトリックス樹脂のみ）の
ものよりも、引張破断強度，曲げ弾性率及び耐熱性に優
れている。

【００８２】また、本実施例２４〜３２のものは、比較
例１５〜１７（ガラス繊維による補強）のものと同等
に、引張破断強度及び曲げ弾性率に優れており、比較例
１５〜１７のものよりも、表面平滑性に著しく優れてい
る。

【００８３】（実施例３３〜４１）まず、相溶化樹脂モ
ノマーであるスチレンモノマー１００重量部，アクリロ
ニトリル４０重量部，無水マレイン酸４重量部と、重合
触媒であるＡＩＢＮ，ベンゾイルパーオキサイド（ＢＰ
Ｏ）０．８重量部を混合し、均一に溶解したモノマー混
合物を得た。

【００８４】次に、粘土鉱物である中国産セピオライト
１００重量部（平均繊維径０．２μｍ，平均繊維長５μ
ｍ）を実施例１〜１４と同様なニーダーに入れた。次い
で、攪拌しながら窒素ガスを流して窒素ガス雰囲気と
し、ニーダー中に表５に示す組成の上記モノマー混合物
を添加してモノマー混合物がセピオライトに均一に吸着
されるまで混合した。尚、この混合時間は３０分〜２時
間である。

【００８５】次に、窒素ガス雰囲気中で攪拌しながら、
ニーダーのジャケット部に８０〜９０℃の熱媒体を１時
間流して重合を開始させ、次いで熱媒体の温度を１４０
〜１５０℃に上げてモノマーの重合を進めると同時に、
モノマーとセピオライトとの反応を進めた。この時、セ
ピオライト中の吸着水及び結晶水の一部を未反応のモノ
マーと共沸して凝縮器内で凝縮させ、水分離器にて未反
応モノマーを反応系内に戻し、凝縮水を系外に取り出し
た。尚、反応時間は４〜６時間である。

【００８６】次に、重合反応終了後も窒素ガス雰囲気中
で攪拌しながら、熱媒体温度を室温まで下げて重合反応
混合物を冷却，解繊して粘土鉱物複合体を得た。

【００８７】表５に示す組成の粘土鉱物複合体を所定量
のヘンシェルミキサーで熱可塑性マトリックス樹脂であ
るポリカーボネート（帝人化成株式会社製，パンライト
Ｋ−１３００）６５重量部及びポリブチレンテレフタレ
ート３５重量部の混合物と混合した。

【００８８】次に、２軸押出機等にて２８０〜３１０℃
で該混合物を加熱して溶融混練し、粘土鉱物複合体を熱
可塑性マトリックス樹脂中に均一に分散させ、次いで、
冷却して目的の熱可塑性樹脂複合材料を得た。

【００８９】（比較例１８）ポリカーボネートとポリブ
チレンテレフタレートの混合物に相溶化剤としてモディ
パーＡ４４００（日本油脂株式会社製；エチレングリシ
ジルメタアクリレート共重合体にアクリロニトリル−ス
チレン共重合体をグラフトしたもの）を添加して２軸押
出機にてペレット化した熱可塑性樹脂複合材料。

【００９０】（比較例１９〜２１）比較例１８のもの
に、表５に示す組成のガラス繊維（比較例５〜７と同
一）を添加した熱可塑性樹脂複合材料。

【００９１】実施例３３〜４１，比較例１８〜２１の熱
可塑性樹脂複合材料を原料として射出成形により性能評
価試験用テストピースを成形した。これらのテストピー
スを用いて実施例１〜１４と同様な方法で性能評価試験
を行い、その試験結果を表３に示す。

【００９２】

【表５】

【００９３】表５から明らかなように、本実施例３３〜
４１のものは、比較例１８（マトリックス樹脂に相溶化
剤を添加）のものよりも、引張破断強度，曲げ弾性率及
び耐熱性に優れている。

【００９４】また、本実施例３３〜４１のものは、比較
例１９〜２１（ガラス繊維による補強）のものと同等
に、引張破断強度及び曲げ弾性率に優れており、比較例
１９〜２１のものよりも、表面平滑性に著しく優れてい
る。

【００９５】

【発明の効果】請求項１の発明は、以下の如く効果を有
する。

【００９６】引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性
能、耐熱性及び表面平滑性を向上させることができ、低
コストにすることができる。

【００９７】請求項２の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【００９８】粘度鉱物及び熱可塑性マトリックス樹脂間
の結合力を更に向上させることができると共に、粘度鉱
物複合体を熱可塑性マトリックス樹脂中へ均一に分散さ
せることができる。その結果、引張強度，曲げ強度，弾
性率等の機械的性能及び耐熱性を一層向上させることが
できる。

【００９９】請求項３の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【０１００】引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性
能及び耐熱性を一層向上させることができる。

【０１０１】請求項４の発明は、以下の如く効果を有す
る。

【０１０２】引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械的性
能、耐熱性、表面平滑性に優れる低コストな熱可塑性樹
脂複合材料を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例１〜１４の熱可塑性樹脂複合材料にお
ける粘土鉱物含有量及び引張破断強度の関係を示すグラ
フである。

【図２】本実施例１〜１４の熱可塑性樹脂複合材料にお
ける粘土鉱物含有量及び曲げ弾性率の関係を示すグラフ
である。

【図３】本実施例１〜１４の熱可塑性樹脂複合材料にお
ける粘土鉱物含有量及び熱変形温度の関係を示すグラフ
である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性マトリックス樹脂と、 繊維状複鎖構造型粘土鉱物と、前記熱可塑性マトリック
   ス樹脂と相溶化可能で且つ前記繊維状複鎖構造型粘土鉱
   物に結合している相溶化樹脂とから成る粘土鉱物複合体
   を有する熱可塑性樹脂複合材料。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記相溶化樹脂の含
   有量は、前記繊維状複鎖構造型粘土鉱物１００重量部に
   対して１０〜７０重量部である熱可塑性樹脂複合材料。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記粘土鉱物複合体
   の含有量は、前記熱可塑性マトリックス樹脂１００重量
   部に対して５〜７０重量部である熱可塑性樹脂複合材
   料。
4. 【請求項４】 繊維状複鎖構造型粘土鉱物，相溶化樹脂
   のモノマー及び重合触媒を混合し、前記繊維状複鎖構造
   型粘土鉱物に前記モノマー及び重合触媒を吸着させる第
   １混合工程と、 該混合物を加熱し、前記繊維状複鎖構造型粘土鉱物と前
   記モノマーとを反応させると共に、該モノマーを重合さ
   せる重合反応工程と、 該重合反応混合物を冷却して解繊し、粘土鉱物複合体を
   得る冷却解繊工程と、 熱可塑性マトリックス樹脂と前記粘土鉱物複合体とを混
   合する第２混合工程と、 該混合物を加熱して溶融混練し、前記熱可塑性マトリッ
   クス樹脂と前記粘土鉱物複合体中の相溶化樹脂とを相溶
   化させてそれらの境界にアロイ層を形成する溶融混練ア
   ロイ化工程と、 該反応物を冷却し、熱可塑性樹脂複合材料を得る冷却工
   程と、 を有する熱可塑性樹脂複合材料の製造方法。