JPS58198560A - ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、炭素繊維とチタン酸カリウム繊維を配合する
ことによって、機械的性質のすぐれた強化された成形品
を与えるキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂組成物に
関する。

さラニ詳しくは、キシリレンジアミンと直鎖脂肪族ジカ
ルボン晴とを反応させて得られるポリアミド樹脂（以下
ＭＸ−ナイロンと称す）に炭素繊維とチタン酸カリウム
繊維が配合された、広い湿度範囲にわたって寸法安定性
と市強度が保持され、特に精密機械部品に適した樹脂組
成物に関する。

従来から、ナイロン６、ナイロン６６の如きポリアミド
樹脂ではガラス繊維や粉末状無機充填剤を配合した組成
物は周知である。すなわち、樹脂単独では強度不足の用
途分野でガラス繊維を充填することにより強度や一１性
度を改良することにより実用化されている。

また、粉末状無機充填剤配合組成物はガラス繊維配合組
成物の欠点である繊維の配向に基く異方性や反りを改良
した系として実用化されている。

しかし、一つの製品の重量が１０噌〜１０Ｖという小型
部品や肉厚が１−以下のような薄肉部を含む部品、歯車
のように先端に鋭角部を含むような部品では、該ガラス
繊維を充填したものでは、薄肉部や鋭角部などで長い繊
維の流動が不十分で該繊維の含有険が他の部分に比べて
少なくなり、十分な補強効果が得られず強度や剛性度不
足を生じる。また該繊維の配向に簾く異方性や反りが生
じ、精密な成形が困難である。

含有縁の差や異方性、反りについては軽微であるか、補
強効果が十分でなく、強度や剛性度が小さなものしか得
られない。

またいずれの系においてもナイロン６、ナイロン６６の
如きポリアミド樹脂をベースにした組成物では、吸湿性
が大きく、乾燥状態の強度が比較的良好であっても高湿
下の雰囲気での吸湿状態では大幅な強度低下、剛性度低
下をきたし、強度不足、剛性度不足となる。

さらに該樹脂をベースにした組成物では成形時の粘度変
化が大きく、射出成形などの溶融成形により成形品のパ
リ（金型の間隙から溶融状態の成形材料がはみ出して固
化した成形品の余分の部分）の発生が顕著であり、パリ
除去＠ｔＣの後仕上げが必要となり精密な加工が困難で
ある。

したがってナイロン６、ナイロン６６のようなポリアミ
ド樹脂をベースにした組成物では、特に薄肉部、鋭角部
などを有する精密機械部品には、物性、加工性いずれに
も致命的欠点があり、適用が実質的に不可能であった。

本発明者らは、かかる状況に鑑みて上述の不都合を解消
し得る組成物について検討を重ねた結果、特定の構造を
有するキシ％ンジアミン系ポリアミド樹脂に炭素繊維と
チタン酸カリウム繊維を併用して配合することにより、
薄肉部や鋭角部を有し、精密な寸法精度の必要な成形品
においてもパリの発生がなく良好な射出成形が可能とな
り、しかも得られた成形品が、成形品の末端まで高い強
度をもち、耐湿性にすぐれた成形材料として高い実用性
を有することを見い出し、本発明を完成するに至った。

本発明におけるキシリレンジアミン系ポリアミド樹脂、
すなわち「ＭＸナイロン」とはキシリレンジアミンと炭
素数６〜１２の直轄脂肪族ジカルボン酸とを反応させて
得られるポリアミド樹脂である。キシリレンジアミンと
しては、メタキシリレンジアミン（メタキシレン−α、
α′−ジアミン）またはメタキシリレンジアミン６０〜
９９％と、パラキシリレンジアミン（バラキシレン−α
、ａ′−ジアミン）１〜４０％の混合物が用いられる。

パラキシリレンジアミンの含有酸が上記の範囲よりも大
きい場合には、ポリマーの融点が高くなりすぎ、通常の
成形加工法では加工が困難で好ましくない。また炭素数
６〜１２の直鎖脂肪族ジカルボン酸は、一般式 ＨＯＯＣ（ＣＨ，）ｎ■（１４（ｎ＝４〜ｉｏ）　テ表
わされる脂肪族ジカルボン酸であって、たと木ば、アジ
ピン酸、スペリン酸、七ノ′／＠ン酸、１．１１−ウン
デカンジカルボン酸などがあげられる。本発明において
、上記脂肪族ジカルボン酸として、アジピン酸を使用し
て得られたＭＸ−ナイロンが成形材料としてバランスの
とれた成形物を与えることから特に好ましい。

また、本発明で使用し得る炭素繊維は、アクリロニトリ
ル系、ピッチ系等いずれのものでもよく、繊維長は０．
１〜１０ｆｆのものか好ましいが、通常樹脂光てん用と
して使用されている＠−程度の長さを有するチ―ツプド
ファイバーやロービングが用いられる。該炭素繊維は表
面を種々の処理剤、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等で処
理したものを用いることが好ましいが、これらに限定さ
れるものではない。

また、本発明に使用されるチタン酸カリウムＭｅは島強
度単結晶繊維（ウィスカー）の一種であり、化学組成と
してに、０・＠Ｔｉｅ、　。

す、代表的融点は１８００℃〜１８５０℃である。平均
繊維長は６〜５０μ叩、平均繊維径は０．０５〜１．０
μｍのものが適用されるが、平均繊維長は２０〜８０μ
ｍ、平均繊維径は０、１−０．８μｍ　のものか好まし
い。該チタン酸カリウム繊維は、通常無処理でも使用し
うるが、ＭＸ−ナイロンと親和性をもたせるために、ア
ミノシラン、エポキシシラン等のシランカップリング剤
、クロミッククロライド、その他目的に応じた表面処理
剤を使用することができる。

配合瞭としては、ＭＸ−ナイロン２０〜９０重着％、炭
素繊維５〜６０重ｉ％、チタン酸カリウム繊維５〜６０
＠社％（炭素＊＊とチタン酸カリウム繊維の合計量とし
ては全樹脂組成物の１０〜８０東量％）配合したものが
有効である。すなわち、炭素繊維とチタン酸カリウムｖ
ａｎの合計量が樹脂組成物の８０重置％を軸え、ＭＸ−
ナイロンの量が２０１１量％未濃の時は、混合が不十分
であり、均一な組成物が得られず、樹脂組成物の済、動
性が失われ、成形が困難になる。また、炭素繊維とチタ
ン酸カリウム繊維の合計量が１０％未横の時は、十分な
補強効果が得られない。

また、炭素Ｉ１４＃とチタン酸カリウム繊維の合計量が
１０〜８０重量％であっても、炭素繊維の量が５重量％
未満であれば強度改良効果が不十分であり、逆にチタン
酸カリウム繊維の量が６重置％未満であれば成形品の鋭
角部、薄肉部での補強効果や成形収縮率等の異方性の改
良効果が十分でない。

また、炭素繊維の量が６０重量％を越えると、Ｍｘ−ナ
イロンペレットと炭素繊維のかさ密度が著しく異なるな
どのため、混合が不十分となり、フンパウンド化の工程
が困難になり、均一な組成物が得られない。チタン酸カ
リウム繊維の着が６０１１量％を越えると組成物の流動
性の著しい低下と得られた成形品の強度低下が顕著にな
る。

本発明にいう精密機械部品とは（１）一つの成形品重着
が１０１１ｆ−１Ｏｆ８１度の小型部品、（２）肉厚が
１Ｍ以下のような薄肉部を含む部品や、（８）先端に鋭
角部を含むような部品で、特に時計、カメラ、複写機等
高変な寸法精度を要求される精密機器に使用され、例え
ば各種歯車、カム、ブッシング、プーリー、軸等高い機
械的強度を要求される部品をいう。

本発明の樹脂組成物には、組成物本来の物性に悪影響を
与えない範囲で、その用途、目的に応じて錘燃剤、熱安
定剤、滑剤等の各種添加剤を一種または二種以上添加す
ることができる。

本発明１こかかる樹脂組成物を得るための配合方法とし
ては、ＭＸ−ナイロンと炭素繊維、チタン酸ｌカリウム
繊維とを所定量混合したものを、直接ホッパー口から投
入し射出成形する方法や、スクリ、−フィーダー、テー
ブルフィーダー、ベルトフィーダーのような計量装置に
て、ＭＸ−ナイロンと該繊維とを、それぞれ計量しなが
ら、−軸または多軸の押出機で溶融混練し、ストランド
を押出し、力、ターにてペレット化したものを用いて、
射出成形する方法などを公知の方法で行うことができる
。本発明にかかる樹脂組成物は、適度の溶融流動性をも
ち、成形収縮率および異方性が小さく、薄肉、鋭角部を
含む複雑な成形品においてもパリの発伍もなく囃好な成
形性を示し、得られた成形品は高い強度、剛性度をもち
、吸水率が低いことから良好な耐湿性を有するなどすぐ
れた特徴を備えた精密機械部品として好適な成形材料で
ある。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、これ
らは好適な態様の例示であって、実施例の組成物に限定
されるものではない。

実施例１〜７ ポリマー１ｆを９６％硫峻１００　ｍｌに溶解し、２５
℃で測定した相対粘度が２．８０のポリ（メタキシリレ
ンアジパミド）のべ）１８００Ａｓ）と断面直径０．２
μで平均繊維長２０μのチタン酸カリウム繊維（大塚化
学薬品製ティスモーＤ）を表１に示した配合比に混合し
、混合物をそれぞれ押出機（池見鉄工製二軸押出機ＰＣ
Ｍ−８０）で溶融混練して押出しを行い、水冷後ペレッ
ト状に切断して成形材料を得た。得られたペレットを１
２０℃、８時間の熱風乾像を行い、射出成形機（住友−
ネスタールＮ４７／２８）で成形温度２６０〜２８０℃
、射出圧６００〜１０００ｔｏ／ｃｄ、金型湿度１８０
℃、冷却時間２０秒で成形を行い、成形状態を観察する
とともに成形品の物性を測定した。

用いた金型は以下の２神である。

ＩＡＩ短形短形型 金型品形状：　７６ｍＸ１２．７ｗＸ１．６５ｗｔゲー
ト形状：サイドゲート　７ａＸ１．６＃を取　執：　　
ｌイ固取り 門歯車金型 成形品形状：軸径０．６１１〆、歯車のピッチ円径６ｔ
ｇ＋＊歯厚１．８＃　　、歯巾０．５１１１ ゲート：０．４ａｌ電 取　数＝８個取り 表１にみられるように、本発明組成物はパリ、反りもな
く良好な射出成形性を示すとともに、乾燥時、吸湿時と
も高い曲げ強度、曲げ剛性度を有し、実施例記載の歯車
のような薄肉部を有する小型で複雑な成形品においても
高い強度を有し、精密機械部品を得るにすぐれた成形材
料であることがわかる。

比較例１〜４ 実施例中の炭素繊維、チタン酸カリウム繊維の組成を有
効な範囲以外の各種配合比について同様の検討を行った
結果を表１に示す。

成形性、機械的強度に問題があり、精密機械部品として
適当な成形材料でないといえる。

比較例５〜６ 実施例のＭＸ−ナイロンの代りに、ナイロン６（東し製
７ミラ７ＩｃＭ１００１））またはナイロン６６（東し
製アミランＣＭカリウム繊＃７＃量を実施例４と同配合
量とし、同様の検討を行った結果を、実施例とならべて
表１に示す。ナイロン６系を比較例５、ナイロン６６糸
を比較例６として示す。

パリ、反りが著しく、かつ吸湿による強度低下が大きく
、精密機械部品を得るに適当な成形材料でないことがわ
かる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. キシリレンジアミンと炭素数６〜１２の直鎖脂肪挨ジカ
   ルボン酸とを反応させて得られるポリアミド樹脂２０〜
   ９０１１１％、炭素繕Ｉ５〜６０１１１％およびチタン
   酸カリウム繊維６〜６０１１１１１％を含有してなるポ
   リアミド樹脂組成物。