JPS5861149A - 強化熱可性樹脂組成物 - 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み、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、熱硬化性又は熱可塑性樹脂に所定の割合で無
機質繊維を配合し、その機械的強度、耐熱性、寸法安定
性等の性能を向上させることは広く一般に行なわれてい
る。そして、この目的で使用される無機質繊維としては
、炭素繊維、ガラス繊維、ポロン繊維、アスベスト繊維
、ロックウール等があり、特に炭素繊維が比強度、比弾
性率、導電性等の特性において優れた性能を発揮するこ
とが知られている。また、この炭素繊維が補強材として
配合された炭素繊維強化樹脂）ま、主として熱硬化性樹
脂がマトリックスとして使用され、宇、密航空機器の分
野やスポーツ機器の分野等を中心としてその需要が拡大
しているが、今日においてはその成形上の問題等から熱
可塑性樹脂をマトリックスとした炭素繊維強化樹脂も特
に機械部品を中心としてその用途が拡大し、需要が向上
している。

しかしながら、この炭素繊維は、例えばポリアクリロニ
トリル繊維、ピッチ系繊維等の有機繊維を窒素気流中で
７００〜１ｓｏｏ℃に゛加熱して炭化させることにより
製造するので、極めて高価であ１ハ樹脂（＝配合して優
れた特性を発揮させることができる膚について十分に認
識されている（二もかかわらず、限られた用途以外には
使用されていないのが現状である。

本発明者等は、かかる観点に鑑み、安価でしかも機械的
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
ついて鋭意研究を重ねた結果、驚くべきことには、熱可
塑性樹脂（二配合される炭素繊維の一部を鉱物繊維に置
き換えることにより、衝撃強度及びウェルド強度（二お
いて炭素繊維のみを配合した強化熱可塑性樹脂よりも優
れた性能を発揮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６５〜９５重量％と
無機質繊維５〜３５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４０〜９０重量％が炭素繊維で
あって、残りの１０〜６０重量％が鉱物繊維である強化
熱可塑性樹脂組成物を提供するものであり、特に好まし
い実施態様としては、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サイド、ポリス
ルホン等の結晶性熱可塑性樹脂である強化熱可塑性樹脂
組成物を提供するものである。

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ゾテレフ
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サイド、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特（−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、本発明で使用する炭素繊維は、ポリアクリルニト
リル、レーヨン等の有機繊維や、石油ピッチ、タールピ
ッチ等のピッチを原料として繊維化したピッチ系繊維を
窒素気流中で７００〜１８００’Ｃに加熱し、炭化して
作られるものであり、また、さらに２５００〜２７００
℃に加熱して黒鉛化したいわゆる黒鉛繊維も含まれ、そ
の形状は、長さ１〜１０簡に切断された短繊維、いわゆ
るｔヨップドストランドである。

さらに、本発明において、鉱物繊維とは、ロックウール
（岩綿、スラグウール、鉱さい綿とも称される）をいい
、Ｃａ０２０〜４５重量％、５ｉ０２３０〜５０重量％
及びＡｌ２Ｏ３５〜２０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、玄武岩等の自然石や製鉄の際に副生ず
る高炉スラグな溶融して繊維化したものであり、繊維長
数覇ないし数ｍ、粒子含有率３０〜４゜チ程度である。

したがって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＃１！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。このよう（＝
加工された鉱物繊維は平均繊維長１００〜１５０μ、平
均繊維径２〜１０μの範囲内にある。

本発明において、−熱可塑性樹脂（二配合される無機質
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６５〜９５重量％し
対し７て、無機質繊維５〜３５重量％であり、好ましく
は、熱可塑性樹脂７０〜９０重量％で無機質繊維１０〜
３０重誓チである。無機質繊維が３５重量％を越えると
形成された成形品が脆（なり、また、５重曾チより少い
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１７では、通常４０〜９
０重量％が炭素繊維であり、残りの１０〜６０重量％が
鉱物線維であるものがよく、好ましくは、炭素繊維６０
〜８５重量％で鉱物繊維１５〜４０重量％である。鉱物
繊維が６０重量％以上であると炭素繊維のみを配合した
強化熱可塑性樹脂とほぼ同等と言える程度の機械的強度
を得ることができず、また、１０重量％以下であると顕
著な経済的効果を発揮するまでに至らない。

上記熱可塑性樹脂、炭素繊維及び鉱物繊維を含有する強
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（二より均一（二
混合すること（二よってなされる。

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によって所望の製品Ｃ
−成形される。

なお、上記炭素繊維及び鉱物繊維の表面は、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（１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
他の添加剤や、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等を添加してもよい。

以下、本発明をその実施例及び比較例に基づいて具体的
に説明する。

〔実施例１〕 熱可塑性樹脂としてポリプロピレン（徳山曹達■裂開品
名ＰＳ−７５０）８０重量部に無機質繊維として炭素繊
維（三菱レーヨン■製、チョツプドストランド、平均繊
維長さａ、）１５重量部と鉱物繊維（新日本製鉄化学工
業■裂開品名ニスファイバーＦＦ　　平均繊維径４μ、
平均繊維長１２０μ、粒子（１０μ以下）含有率１％以
下）５重量部とを配合し、バンバリーミキサ−で練り込
んで強化ポリプロピレン樹脂組成物を調製した。この強
化ポリプロピレン樹脂組成物について、射出成形により
試験片を成形し、引張強度（ＪＩｓＫ　６８７１　）、
曲げ強度（Ａ、ＳＴＭ　Ｄ−７９０）及び衝撃強度（Ａ
ＳＴＭＤ２５６）を測定し、試験片の強度を求めた。ま
た、この強化ポリプロピレン樹脂組成物について、射出
成形によりウェルド試験片を成形し、同様にし４ピ てウェルド強度を求めた結果を表に示す。

〔実施例２〕 上記実施例１で使用したポリプロピレン、炭素繊維及び
鉱物繊維をそれぞれ８０重量部、１０重量部及び１０重
量部配合して実施例１と同様にして試験片を成形し、そ
の強度とウェルド強度とを求めた。結果を表に示す。

〔比較例〕

上記各実施例において使用したポリプロピレンと炭素繊
維とをそれぞれ８０重量部及び２０重量部配合して各実
施例と同様に試験片を成形し、その強度とウェルド強度
とを求めた。結果を表に示す。

なお、上記実施例の数値は比較例を１００としたときの
対比で表わされている。

表　　　　　　（）内はウェルド強度を表す。

上記表から明らかなよう（二、実施例１の場合は、引張
強度及び曲げ強度が比較例の場合とほとんど変ることな
く、衝撃強度において著るしい向上がみられ、また、ウ
ェルド強度についてはその引張強度及び曲げ強度共（二
向上がみられた。また、実施例２の場合は、引張強度及
び曲げ強度（＝おいて比較例の場合に比べて若干の低下
はみられるがほぼ同等であると言うことができ、衝撃強
度（−おいて著るしい向上がみられ、また、ウェルド強
度においてもその引張強度及び曲げ強度共に向上がみら
れた。

以上の通り、本発明によれば、熱可塑性樹脂にその補強
材として配合される無機質繊維のうちの４０〜９０重量
％な炭素繊維とし、残りの１０〜６０重量％を鉱物繊維
とすることにより、機械的強度（−おいて炭素繊維のみ
を配合した場合と同等の強度を維持し、しかも、ウェル
ド強度においてはむしろその強度が向上した強化熱可塑
性樹脂組成物を与えるもので、高価な炭素繊維の使用量
を減らし、その公安価な鉱物繊維を使用できるため、安
価でしかも機械的強度に優れた性能を発揮する強化熱可
塑性樹脂組成物を提供することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性樹脂６５〜９６重量％と無機質繊維５〜
   ３５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４０〜９０重量％が炭素繊維であって、残りの
   １０〜６０重量％が鉱物繊維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）鉱物繊維がロックウールを破砕し、粒子部分を除
   去した平均繊維長１００〜１５０μ、平均繊維径２〜１
   ０μの範囲内にあざもの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。