JPS59189164A - ポリエ−テルケトン強化組成物 - 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、ガラス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
品を与えるポリエーテルケトン組成物に藺する。さらに
詳しくは、広い温度範囲にわたって寸法安定性と高強度
、高岡Ｉｊ性が保持され、特に複雑な形状を有する精密
機械部品に適した樹脂組成物に関する。

ポリエーテルケトンは耐熱性、難燃性、耐薬品性などの
すぐれたエンジニアリングプラスチックスとしてとくに
電気部品や自動車部品などの用途において注目されてい
る。しかし該樹脂は樹脂単独では機械的強度、剛性度が
十分でなく、高い強度、剛性度が要求される機械分野な
どにおいては、ガラス繊維や炭素繊維などの繊維状強化
剤を充填することにより強度や剛性度を改良した組成物
の適用が検討されている。

しかし、一つの製品の重量が１０■〜１０グという小型
部品や肉厚が１霞常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
繊維や炭素繊維のみ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量が他
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基く異
方性や反りが生じ、精密な成形が困難である。

粉末状無機充填剤のみを充填したものでは、該繊維のよ
うな成形品の箇所による充填剤の含有量の差や異方性、
反りについては軽微であるが、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。

本発明者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、ポリエーテルケト
ンにガラス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、耐熱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。

本発明で用いるポリエーテルケトンは反復単位 （ΣＯ（洲ＣＯ（Σ〇− を単独でまたは他の反復単位と一緒に含み、かつ固有粘
度が０．３ないし２．６が好ましく、さらにＯ９５ない
し１．８がより好ましい。

他の反復単位としては −Ｑ−ＣＯ−Ｑ−０−、＜ド０ゼ３ｓｏ２Ｑｏ−。

（Σ５ｏ２（ｙｏ− などを２５−・裂未満含み得るか２５　ｗａ上金含有た
重合体は該ポリエーテルケトンの前記特性が失なわれ好
ましくない。また固有粘度は溶液１００ｎ３当り重合体
０．１７を含む密度１　。８４　ｙ／ｃ１ｈ３の濃硫酸
中の重合体溶液について２５℃で測定した固有粘度のこ
とである。固有粘度の測定には溶媒流出時間が約２分で
ある粘度計を用いて行った。この固有粘度は重合体の分
子量と一義的に対応する値である。

本発明にかかるポリエーテルケトンの固有粘度はＯ０３
ないし２．６が好ましく、さらに好ましくは０．５ない
し１．８であるが、固有粘度が００３未満では分子量の
低さ故に、耐熱性が低く、脆弱であり前記チタン酸カリ
ウム繊維の配合によっても十分な強度が得られない。固
有粘度が２゜６を越えると溶融粘度が高いため溶融成形
時の流動性が不十分であり、良好な成形品が得られない
。固有粘度が０゜３から２．６の範囲のものが良好な表
面外観とすぐれた物性、加工性が得られ好ましい。

該ポリエーテルケトンは特開昭５４−９０２９６などに
開示された方法により得られる。

本発明で使用されるガラス繊維は、Ｓ　１０２　。

Ｂ２Ｏ３，ＡＪ２０３．　ＣａＯＮａ　Ｏ、Ｋ２Ｏなど
の酸化＋　　　　２ 物を成分とした無機ガラスから得られ、その目的に応じ
て無アルカリガラス（Ｅガラス）、含アルカリガラス（
Ｃガラス、Ａガラス）などが使用されるが、樹脂強化用
として一般に用いられているＥガラスが強化効果が高い
ため好ましい。繊維長はＯ０１〜１０ｎＬフルのものが
好ましいか、通常樹脂充填用として使用されている３γ
ｎｍや５　ｍ％程度の長さを有するチョツプドストラン
ドや長繊維であるロービングが用いられる。該ガラス繊
維は無処理でも使用し得るが、ポリエーテルケトンと親
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やクロム系カップリング剤お
よび該繊維の集束を目的としたプラスチック系の集束剤
などその他目的に応じた処理を施したものが使用される
。

本発明で使用されるチタン酸カリウム繊維は高強度単栢
晶繊維（ウィスカー）の一種であり、化学組成としてに
２０・６Ｔｉ０２．　Ｋ２Ｏ、５Ｔｉ０２−、Ｈ２Ｏを
基本とする針状結晶であり、代表的融点は１３００〜１
３５０℃である。平均繊維長は５〜５０都、平均繊維径
は０．０５〜１．０μｍ　のものが適用されるが、平均
繊維長は２０〜３０μｍ、平均繊維径はＯ０１〜０．３
μｍ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か、ポリエーテルケトンと親和
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。

配合量としては、ポリエーテルケトン３０〜９０重量％
、ガラス繊維５〜６０重量裂、チタン酸カリウム繊維５
〜６０重量％（ガラス繊維とチタン酸カリウム繊維の合
計量としては全樹脂組酸物のｌＯ〜７０重量襲）配合し
たものが有効である。すなわち、ガラス繊維とチタン酸
カリウム繊維の合計量が樹脂組成物の７０Ｍ量裂を超え
、ポリエーテルケトンの量が３０重量％未満の時は、混
合が不十分であり、均一な組成物が得られず、樹脂組成
物の流動性が失われ、成形が困難になる。また、ガラス
繊維とチタン酸カリウム繊維の合計量が１０ｑ６未満の
時は、十分な補強効果が得られない。

また、ガラス繊維とチタン酸カリウム繊維の合計量が１
０〜７０重量褒であっても、ガラス繊維の量が５ｘｉｔ
ｓ未満であれは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５Ｍ量％未満であれは成形品の
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、ガラス繊維の量が６０重量％を越えると、ポリエ
ーテルケトンとガラス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、コンパウンド化の工程
が困難になり、均一な組成物か得られない。チタン酸カ
リウム繊維の量が６０重ｉｔ　％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）一つの成形品重量
が１０’ｆ〜１０ノ程度の小型部品、（２）肉厚がｌ　
ｍｍ以下のような薄肉部を含む部品や、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。

不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、目的に応じて難燃剤、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。

本発明にかかる樹脂組成物を得るための配合方法として
は、ポリエーテルケトンとガラス繊維、チタン酸カリウ
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、スクリューフィーダー、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、ポリエーテルケｊ・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、カッ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良好な成形性を示し、得られ
た成形品は高い強度、剛性度をもち、良好な耐熱性を有
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朗するが、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１〜６ 反復単位００イＪｃｏイ３−〇−を有し、固有粘度が０
．８であるポリエーテルケトンに、平均繊維長３　ｍｍ
　　のガラス繊維（類ファイバークラス社製　Ｃ３Ｏ３
−ＭＡ　４９７　）と断面直径０．２μで平均繊維長２
０μのチタン酸カリウム繊維（大塚化学薬品製　テイス
モ−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ＰＣＭ−３０）で
３６０℃で溶融混練して押出しを行い、ストランドを水
冷、切断してペレットを得た。

得られたペレットを射出成形しく住友−ネ定用試験片、
曲げ試験片、熱変形温度測定試験片、歯車を得た。

成形収縮率測定用試験片は６４Ｘ６４Ｘ３フルγルの平
板を使用し、ゲートは６４．、　　の−辺にｌ　ｍｍの
厚さを有するフィルムゲＷトが設けられている。溶融体
の流れ方向をＭＤ（Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｄｉｒｅｃｔｉｏ
ｎ　）、直角方向をＴＤ（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ　Ｄｉ
ｒｅｃｔｉｏｎ　）で表示した。

曲げ強度、曲は弾性率ハＡＳＴＭ　Ｄ−７９０、熱変形
温度はＡＳＴＭ　Ｄ−６４８に準拠して測定した。

歯車については、軸径１゜０ｍｍ５５、歯車のピッチ円
径Ｉ　Ｑ　ｍｍ　ｆＪ、歯厚１．５乳−１歯巾０゜８ｍ
ｍのものについて０゜４　ｔａｔ＋ｔ　Ｏのピンゲート
を設け４個取りにて成形した。

表１にみられるように、本発明組成物は成形収縮率の絶
対値が小さく、かつ異方性も少なく、良好な成形性を示
すとともに、高い曲げ強度、曲げ弾性率を有し、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ている。また熱変形温度が極
めて高いため、広い温度範囲で使用することができ、精
密機械部品としてずぐれた成形材料であることがわかる
。

比較例１〜４ 実施例中のガラス繊維、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、異方性、耐熱変形性、歯車強度、反りなどに問
題があり、精密機械部品用材料として不十分である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ポリエーテルケトン３ｏ〜９０重量襲、ガラス繊維５〜
   ６０重量％およびチタン酸カリウム繊維５〜６０重量％
   を含有してなるポリエーテルケトン強化組成物。