JPS58206643A - 強化熱可塑性樹脂組成物 - 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】 この発明は、補強材として無機質繊維を含有し、機械的
強度に優れた性能を発揮する強化熱可塑性樹脂組成物に
関する。

従来より、熱可塑性樹脂の機械的強度、耐熱性、寸法安
定性等の性能を向上させる目的で補強材としてガラス繊
維を配合することが行なわれており、一般（二、繊維径
が小さく、これに比べて繊維長が充分に大きいガラス繊
維を熱可塑性樹脂中に均一（−分散させることができれ
ば、充分な補強効果を得られることが知られている。

ところが、ガラス繊維は、熱可塑性樹脂中への分散性に
劣り、特に繊維長が長くなればなるほどその分散性が低
下する。また、繊維長が短いと、分散性は改善されるが
、補強効果、特（二樹脂成型品のウェルド部の補強効果
が充分（＝発揮されない。

また、このような樹脂成型品のウェルド部の強度を改善
したものとして、ポリプロピレンに平均横材を配合して
なるポリプロピレン樹脂組成物が提案されている（特開
昭５６−１２７４３４号公報）。

しかしながら、このポリプロピレン樹脂組成物において
は、その樹脂成型品の一般部における強度、特に衝撃強
度がガラス繊維のみを配合した場合に比べて著るしく低
下するという問題がある。

本発明者等は、かかる観点に鑑み、樹脂成型品の一般部
のみならずそのウェルド部（二おいても補強効果が充分
に発揮さし手−る強化熱可塑性樹脂組成物について鋭意
研究を重ねた結果、驚くべきことにはガラス繊維とロッ
クウールとを使用することにより、単にガラス繊維のみ
を熱可塑性樹脂（二配合した場合に比べ、樹脂成型品の
ウェルド部の強度が改善され、しかも−股部の衝撃強度
も向上することを見い出し、本発明を完成したものであ
る。

すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂５０〜９５重量％と
無機質繊維５〜５０重量％とを主体とする組成物であり
、上記無機質繊維のうち９５〜３０重量％がガラス繊維
であって５〜７０重量係がロックウールである熱可塑性
樹脂組成物である。

本発明において、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン
、ポリプロピレン等の炭化水素化合物の重合体、ポリ塩
化ビニル、ポリ弗化ビニリデン等のハロゲン化炭化水素
化合物の重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルエ
ーテル等の不飽和アルコール又はエーテルの重合体、ポ
リアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢
酸ビニル等の不飽和カルボン酸又はそのエステルの重合
体、ポリアクリルニトリル等の不飽和ニトリルの重合体
、ポリビニルアミン、ポリ、アクリルアミド等の不飽和
アミン又はアミドの重合体、ポリスチレン、ポリ塩化ス
チレン等のスチレン系重合体、あるいは、上記各単量体
のうちの二種以上が重合して得られる共重合体、ポリア
ミド、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレ
フタレート等のポリエステル、ポリ−アセタール、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキナイド、ポ
リスルホン等を挙げることができる。これらの熱可塑性
樹脂は単独で用いてもよく、また、二種以上を組合せて
用いてもよい。

熱可塑性樹脂として好ましいものは、ポリプロピレン、
ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール、ポリフェ
ニレンスルフィト、ポリフェニレンオキサイド、ポリス
ルホン等の結晶性熱可塑性樹脂を挙げることができる。

このうち、ポリプロピレンとしては、従来公知の方法で
製造されるプロピレンホモポリマー及びプロピレンと炭
素数２〜１８のα−オレフィンとのランダム共重合体又
はブロック共重合体があげられる。

また、本発明で使用するガラス繊維は、Ｃａｂ。

５ｉ０２及びＡＡ２０３を主成分とするもので、通常Ｃ
ａＯ１０〜２０重量％、５ｉ０２５０〜７０重量％及び
Ｍ２Ｏ３２〜１５重量％を含んでいるものが好ましい。

このガラス繊維は樹脂の補強材として使用できるもので
あれば制限はなく、ロービング又はチョツプドストラン
ドのいずれであってもよく、また、表面無処理のもので
あってもポラン又はシラン化合物で繊維表面を処理し′
たものであ５てもよいが、短繊維で綿状をなすグラスウ
ールは好ましくない。

このガラス繊維としては、通常、平均繊維長（Ｌｌが１
〜１０■、平均繊維径（Ｄ）が５〜２０μ好ましくは１
０〜１５μ、平均繊維長（Ｌ）と平均繊維径（ＤＪとの
比％が５０以上のものが使用される。このガラス繊維は
熱可塑性樹脂と混合する際Ｃ二切断されることがあり、
樹脂組成物中での平均繊維長は、使用するガラス繊維の
長さや混合条件部によっても異なるかもとの長さの約２
０％程度（二なることがあり、０．２〜２ｒＬｒＩｎ１
好ましくは０３〜１てである。

上記ガラス繊維と共（二使用されるロックウールとは、
岩綿、スラグウール、鉱さい綿とも称されるものである
。ロックウールは、通常Ｃａ０２０〜４５重量％、５ｉ
０２３０〜５０重量％及びＡ１２０３５〜２０重量％を
主成分とし、その他にＭｇＯ等の成分を含有するもので
ある。ロックウールは、通常玄武岩等の自然石や製鉄の
際に副生する一高炉スラグを溶融して繊維化したもので
あり、繊維長数哩ないし数ｍ１粒子含有率３０〜４０％
程度である。このようなロックウールをそのまま使用す
ることも可能ではあるが、このロックウールを回転円盤
型破砕機、圧縮破砕機等で破砕し、ついで繊維分と粒子
分を空気分級機等で分級したものが特に好適である。

かかるロックウールは、平均繊維長（Ｌ）が２０〜５０
０μ、好ましくはその７０チ以上が１００〜２００μ、
平均繊維径（ＤＪが２〜１０μ、好ましくはその７０％
以上が３〜５μであり、平均繊維長（Ｌ）と平均繊維径
（ＤＪとの比％が５〜２５０の値を示すものである。。

ガラス繊維の場合と同様に、このロックウールも熱可塑
性樹脂と混合する際に切断されることがある。切断を受
ける程度は、使用するロックウールの長さや混合条件等
（二よって異なり、事前（二破砕処理したものについて
は比較的小さく、また、繊維長の長いものは比較的大き
い。要は樹脂組成物中（二含まれるロックウールの長さ
及び％が重要であり、平均繊維長２０〜５００μ、好ま
しくは５０〜２００μとすることが望ましく、その長さ
のばらっ本発明において、熱可塑性樹脂に配合される無
機質繊維の配合量は、使用される熱可塑性樹脂の種類に
よって異なるが、通常、熱可塑性樹脂５０〜９５重量％
し対して、無機質繊維５〜５０重量％であり、好ましく
は、熱可塑性樹脂６０〜９０重那チで無機質繊維１０〜
４０重量％である。無機質繊維が５０重量％を越えると
形成された成形品が脆くなり、また、５重量係より少い
と無機質繊維の配合による補強効果が不十分である。

また、上記無機質繊維の組成としては、その主体がガラ
ス繊維とロックウールであり、ガラス繊維が９５〜３０
重量％、好ましくは９０〜４０重量％であってロックウ
ールが５〜７０重量％、好ましくは１０〜６０重量％で
あ乞。ロックウールが５重量％以下では樹脂成型品のウ
ェルド部（−おける補強効果が得られず、また−股部の
衝撃強度の増加も少ない。また、７０重量％以上では樹
脂成型品の一般部の衝撃強度がガラス繊維のみを補強材
として使用した場合に比べて低下する傾向を示し好まし
くない。

上記熱可塑性樹脂、ガラス繊維及びロックウールを含有
する強化熱可塑性樹脂組成物の調製は、上述した配合割
合の範囲内で適宜のブレンダ等を用いて常法により均一
に混合することによってなされる。また、このようにし
て調製された強化熱可塑性樹脂組成物は、通常の押出成
形や射出成形等により所望の製品に成形される。

なお、上記ガラス繊維及びロックウールの表面は、熱可
塑性樹脂との密着性を向上させる処理剤によって処理さ
れたものであってもよい。また、組成物の調製に際して
、熱可塑性樹脂に通常添加して使用される難燃剤、顔料
、可塑剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、架橋剤
その他の添加剤、補強材として無機質繊維を配合する場
合に使用される分散剤、アクリル酸系共重合体やマレイ
ン酸共重合体等の不飽和カルボン酸系共重合体等であっ
て接着性を有し無機質繊維と熱可塑性樹脂との間の密着
性を向上させる改質剤、無機充填材、その他強化月ｆ繊
維等を添加してもよい。

本発明（二よれば、補強材として単にガラス繊維やロッ
クウールのみを使用する場合（−比べて一般部の一度、
特にアイゾツト衝撃強度が向上するばかりでなく、樹脂
成型品のウェルド部における機械的強度が著るしく向上
する。また、樹脂成型品（二おけるそりの問題も生じな
いので、ウェルド部の機械的強度やそりの問題になるよ
うな電化製品、車輌部品、事務機器等の各種の機器の分
野において使用される強化熱可塑性樹脂組成物として特
（−有用である。しかも、ロックウールとガラス繊維と
を樹脂中（二配合すれば、ガラス繊維のみを樹脂中に配
合する際にガラス繊維が帯電すること（二より生じる種
々のトラブル、例えばブレンダ壁面への付着（二より配
合が不均一になる等の問題がなくなるという利点がある
。

以下、本発明をその実施例及び比較例（二基づいて具体
的に説明する。

〔実施例１〜４及び比較例１．２〕 熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（徳山曹達（株）裂
開品名：徳山ポリプロＭＥ２６０．ポリプロピレンホモ
ポリマーＭＩ２２）６０重量部に第１表に示す割合でガ
ラス繊維（平均繊維長３（転）、平均繊維径１３μ、Ｌ
／Ｄ２３ｏ）とロックウール（新日本製鉄化学工業（株
）製、商品名ニスファイバーＦＦ　、平均繊維長１２０
μ、平均繊維径４μ、Ｌろ３０、　　粒子（１０μ以下
）含有率１重量％以下）の合計３５重量部及び改質材（
ポリプロピレンＭＥ２６０（二無水マレイン酸０５重量
係をグラフト化したもの）５重量部を配合し、押出機で
練り込んで強化ポリプロピレン樹脂組成物（ガラス繊維
の平均繊維長約ｏ、１３ｍ＋＋、ロックウールの平均繊
維長約１００μ）を調製した。この強化ポリプロピレン
樹脂組成物（二ついて、射出成形ζこより一般部及びウ
ェルド部を有する試験片を成形し、引張強度（ＪＩＳＫ
８８７１）、引張伸び率（ＪＩＳ　Ｋ　６８７１　）、
曲げ強度（ＡＳＴＭ　Ｄ−７９０）及びス′アイゾツト
衝撃強度（ＡＳＴＭ　Ｄ−２５６）　（ＩＺ　衝撃強度
と略す）を測定し、試験片の一般部及びウェルド部の強
度を求めた。ロックウール又はガラス繊維のみを使用し
た比較例１及び比較例２と併せて結果を第１表（二示す
。

〔実施例５〜７及び比較例３．４〕 実施例１で使用したと同じポリプロピレン、ガラス繊維
、ロックウール及び改質材を第２表（二示す割合Ｃ二配
合し、実施例１と同様にして、一般部及び、ウェルド部
を有する試験片を成形し、実施例１と同様な試験を行な
った。無機質繊維未添加と、樹脂（ポリプロピレンと改
質材）４０重量部に対して無機質繊維６０重量部配合し
た比較例３、及び比較例４と併せて結果を第２表に示す
。

第　　２　　表 〔実施例８．９及び比較例５．６〕 熱可塑性樹脂としてグレードの異なる２種のポリプロピ
レン、すなわちポリプロピレンＡ〔徳山曹達（株）製産
品名：徳山ポリプロＭＳ−６８４、（フロピレンーエチ
レンブロックコポリマー、Ｍ■３５）〕又はポリプロピ
レンＢ〔徳山曹達（株）製産品名：徳山ポリプロＭＥ−
１５０，（ポリプロピレンホモポリマー、Ｍ１１５）：
］の６５重量部に実施例１で使用したと同じガラス繊維
及びロックウールをそれぞれ２＆５重量部及び６５重量
部を配合し、実施例１と同様Ｃ二して試験片を成形し、
そのウェルド部の強度を実施例１と同様にして求め、ガ
ラス繊維３５重量部を用いてロックウールを配合しない
比較例５．６と併せて結果を第３表Ｃ二示す。

第　　３　　表 なお、上記実施例１〜７及び比較例１〜４で求められた
各試験片の一般部及びウェルド部の物性の変化を第１図
及び第２図（二示す。これら第１図及び第２図（二おい
て、一般部の物性を実線で示し、また、ウェルド部の物
性を破線で示す。第１図及び第２図のグラフから明らか
なよう（二、いずれも上向きの曲線が得られ、ガラス繊
維とロックウールとを併用することによる相乗効果があ
ることを示している。

〔実施例１０及び比較例７〜１０〕 熱可塑性樹脂として実施例８で使用したポリプロピレン
Ａを使用し、このポリプレンＡ５５　都にガラス繊維３
０部と実施例１で使用したロックウール１０重量部とを
配合し、アクリル酸共重合体系改質材５重量部を添加し
、実施例１と同様にし１　でウェルド部を有する試験片
を成形し、曲げ強度及び％“ノツチ無しＩＺ衝撃強度を
測定すると共（二そり試験を行いそりの程度を求めた。

ロックウールζ二代えて細かく粉砕したガラス繊維ある
いはマイカ、タルク又は炭カルの粉末を使用した比較例
７〜１０と併せて結果を第４表（二示す。

第　　４　　表 ついては実施例１０の値をｌＯＯとして換算した値であ
る。

なお、そり試験は、直径１５Ｑｍｍ、厚さ２Ｗ＋の円盤
を下記の条件で射出成形し、２３°Ｃ１湿度５０チ↓ で４８時間放置後、この円盤を平面上に置き、最大変位
量を示す点及びこの点と円盤の中心を通る直線が円盤の
円周と交わる点Ｃ−おける変位量（ａｌ及びａ２）を測
定すると共（二各変位量ＩＬｌ及びａ２を測定した点の
間隔（Ｉ工）を測定し、次にこの円盤を反転させて同様
に変位量（１１３及びａ４）と間隔（！２）とを測定し
、下記の計算式によりそりの値を求めた。

射出成形条件 使用射出機　　８鋼製１３ｏｚ射出機 樹脂温度　２３０℃ 射出圧力　４００ｋｇ／ｃｍ２ 射出速度　４０Ｍ、、／ｓｅｅ 金型温度　４０℃ そりの計算式 ％式％ ） また、上記実施例１０及び比較例７〜１０（二おいては
、それぞれ１０個の円盤を成形し、各円盤（二関してそ
りの値を求め、求められた各そりの値の平均値をそりの
程度として第４表（＝示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１〜４ならび（二比較例１及び２（−お
ける−股部及び、ウェルド部の物性値を示すグラフであ
り、第２図は実施例３．５．６．７ならびに比較例３及
び４（＝おける一般部及びウェルド部の物性値を示すグ
ラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂５０〜９５重量係と無機質繊維５−
   ５０重量％とを主体とする組成物であり、上記無機質繊
   維のうち９５〜３０軍量係がガラス繊維であって５〜７
   ０重Ｍ’ｌｙがロックウールであることを特徴とする強
   化熱可塑性樹脂組成物。
2. （２）熱可塑性樹脂がポリプロピレン、ポリアミド、ポ
   リエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレ
   ンオキサイド、ポリスルホン等の結晶性熱可塑性樹脂で
   ある特許請求の範囲第１項記載の強化熱可塑性樹脂組成
   物。
3. （３）ロックウールは、粒子部分が除去されていると共
   （二、平均繊維長（Ｌ）２０〜５００μで平均繊維径（
   Ｄ）２〜１０μであって％が５〜２５０の範囲内である
   特許請求の範囲第１項記載の強化熱可塑性樹脂組成物。