JPS6038434A - 繊維強化高衝撃性ポリアミド樹脂製ホイ−ル - 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で強化してなる耐衝撃性、高剛性お
よび耐熱性の優れた、とくに低温時の落球衝撃強度に優
れたポリアミド樹脂製ホイールに関するものである。

最近、自動車用には、外部からの大きな衝撃荷重に耐え
うるように、高度に耐衝撃性の優れたものが要求されつ
つあり、とくに自動車用ホイール用途の場合、自動車市
場の拡大に伴って、寒冷地方での低温衝撃性や、あるい
は冬季時耐衝撃性が当然要求されるようになっている。

現在、自動車用ホイール部材として、金属材料に替って
樹脂材料が研究、開発されてはいるが、耐衝撃性及びコ
ストの面から普及には至っていない。また、自動車用汎
用部材として、不飽和ポリエステルを主体とするガラス
繊維強化プラスチックスの中で構造材向けに開発された
、高強度、高剛性、高衝撃性の樹脂組成物として不飽和
ポリエステルにガラス繊維を５Ｑ　ｗｔ％以上含有させ
た組成物（以下Ｈ３ＭＣと称する）がよく知られている
。Ｈ３ＭＣは、耐衝撃性等に優れることから、バンパー
ビーム等の自動車部材等に広く有用されているが、射出
成形法によって前記部材を加工できないためプレス成形
を主体として成形部品分つくっている。

ところが、プレス成形法は、射出成形法に比べて生産性
に劣り成形コストがかさむため射出成形可能で、しかも
得られた成形物の物性がＨ３ＭＣ成形品に匹敵する物性
を有する熱可塑性樹脂材料の開発が強く要望されている
。

そこで、耐衝撃性だけに注目すれば、従来、ポリアミド
の高衝撃化の手法には、ゴムで変性するとか、あるいは
ポリアミドに可塑剤を添加するといった改質方法が提案
されているが、これらの手法では衝撃強度が向上する一
方では剛性の低下を招きやすく、Ｈ８ＭＣに比べ、高温
剛性あるいは耐熱性が低下する欠点を有し、ポリアミド
樹脂のもつ優れた特性が損なわれる。

しかも、いずれの手法も、ゴムのガラス転移点以下ある
いは可塑剤の凝固点以下の温度では急激に低温衝撃性が
低下し、例えば、５００ｆ鋼球の落球衝撃によって極め
て簡単にクラックあるいは割れを生じやすくなるとの欠
点を有し、低温時の耐落球衝撃性という実用性能を十分
に満足するもｌは得られていない。

そこで、本発明者等は、以上の現状にかんがみ、ポリア
ミド樹脂の優れた特性と、強度、剛性を損なわずに、か
つ、Ｈ８ＭＣに十分対抗しうる高強度、高衝撃、とくに
低温時の落球衝撃強度の一層の向上を目的に鋭意検討し
た結果、特定のポリアミド樹脂に対し、特定の平均直径
を有する細径のガラス繊維を魔合することによって、Ｊ
工Ｓで規定される低温時落球衝撃強度が極めて飛躍的に
向上するため自動車用ホイールに十分使用できることを
見出し、本発明に達した。

すなわち、本発明は、少くともリム部が繊維強化樹脂か
らなるホイールにおいて、繊維強化樹脂にポリアミド６
またはこれを主成分とするポリアミド樹脂８０〜４０重
量部に平均直径３μ〜８μの範囲にあるガラス繊維を２
０〜６０重量部の割合で混合してなる高剛性、かつＪＩ
ＳＫ−７２１１に規定される一３０℃低温落球衝撃強度
が著しく向」二した樹脂組成物を用いる繊維強化樹脂製
ホイールを主旨とする。

次に具体的に本発明で用いる組成物について詳述する。

本発明で用いるヒリアミド樹脂は、ポ°リカプロラクタ
ム（ポリアミド６）またはこれを主成分とする共重合体
であり、共重合体の場合はポリアミド６とポリアミド６
６、ポリアミ　ドロ１２、ポリアミド６１０、ポリアミ
　ド１１６、ポリアミド１１、ポリアミド１２のような
脂肪族系ポリアミドがｌＱ　ｗｔ％を越えない範囲の共
重合組成を有するポリアミド６／脂肪族ポリアミド共重
合体が好ましい。（〃／〃は共重合体であることを意味
する。） ざらにポリアミド４Ｍ脂の相対粘度（以下で述べる方法
で測定された相対粘度）が、２．２〜４．０の範囲のも
のが好ましく、さらには２．５〜３．２がより好ましく
、２２未満では落球衝撃性が向上せず、４．０を超える
と成形性が低下し、満足すべき成形品が得られにくくな
る。

本発明で用いるガラス繊維は平均直径が３μ〜８μ、好
ましくは５〜８μの範囲にあるガラス繊維であり、長繊
維タイプ（ガラスロービング）から短繊維タイプ（チョ
ツプドストランド、ミルドファイバー）のものが使用さ
れるが、好ましくは後者のタイプが使われる。そして本
発明に使用するガラス繊維には、熱安定性の良いシラン
系カップリング剤など、特にアミノシラン系カンプリン
グ剤で表面処理されたものが好ましい。

従来のガラス繊維径１３〜１４μと１０μの間でガラス
繊維径を細くしても、落球衝撃強度はわずかに向上する
が顕著でない。特定のポリアミド樹脂に、８μ以下の繊
維径を細くしたガラス繊維を混入し、強化することで驚
くべきことに顕著に低温時落球衝撃が向」ニする。

３μよりもさらにガラス繊維径を細くシても低湿時落球
衝撃強度はほぼ飽和し、むしろポリアミド樹脂との混合
時に、ガラス繊維がさらに小さく破壊されやすく、繊維
長が極短率となるため剛性の低下が生じ、Ｈ８ＭＣと同
等の高強度、高剛性を有する樹脂材料をホイールに用い
るとする本発明の目的からはずれてしまう。

ポリアミド樹脂に混合されるガラス繊維の量は、ポリア
ミド樹脂８０〜４０重量部に対し、２０〜６０重量部、
好ましくは７０〜５５重量部に対し３０〜４５重量部と
する。２０重量部未満ては落球衝撃性の向上が認められ
ず、６０重量部をこえると成形性が著しく低下する。

ポリアミド樹脂とガラス繊維の混合方法は特に限定され
ず、通常公知のいずれの方法をも採用することができる
。例えば、ポリアミド樹脂のベレット、粉末、細片など
とガラス繊維を、公知の混合機で均一に混合した後、十
分な混練能力のある押出機で溶融混練し、次いで成形す
る方法、あるいは、あらかじめ押出機などを用いて混練
ベレット化することなく、成形機内で直接混合する方法
などのいずれでもよい。

本発明で用いる樹脂組成物は、低温時落球衝撃強度、剛
性を損なわない限りにおいて、他の成分、例えば充填剤
、離燃剤、制電剤、安定剤、顔料、離型剤、核剤、可塑
剤などが配合されていてもよい。

かくして得られる本発明で用いる組成物は、射出成形、
押出成形、ブロー成形などの公知の成形方法に適用でき
る。特に射出成形用途に好ましく適用される。

本発明で用いるポリアミド組成物は高衝撃性、特にその
成形物は−３０℃における落球衝撃強度が４０に９−ｃ
ｍ以上とＨ８Ｍｃより優れている。また曲げ強度が２，
０００〜／ｃｒ１以上と高強度のものとなる。

以下に、本発明で用いる組成物をさらに詳述する。

なお、各組成物例における低温時落球衝撃強度の測定は
次のＪＩＳ規格に準拠した。

（１）　落球衝撃強度（ＪＩＳ　Ｋ７２１１−１９７６
　）試験前に流度２３℃±２℃および相対湿度５０±５
％において１００．ｍｍ９１　Ｘ　３　ｍｍ厚の円板成
形品を吸湿を防止するため、ビニール袋に密封し、−３
０１：Ｋｖ定した低温槽（田葉井製作所製）に３　ｈｒ
以上放置する。冷却され、治具に水平保持された円板成
形品に、５３６２、直径５０ｔａｈの鋼球を種々の高さ
から落下させ、５０％頻度で破壊するときの破壊エネル
ギー（５０％破壊エネルギー）をめた。すなわち落球衝
撃強度は次式に従って計算した。

Ｈ：全数破壊高さくｃｒｎ） ｈ、落球水準間隔（ｃｒｎ） Ｓ二側れ総数（ケ） Ｎ：１水準の試料数（ケ） Ｗ：鋼球重量（Ｋｐ　）　＝　０．５３６　（Ｋ４）ま
た、以下の実施例、比較例でいう相対粘度とは、ポリマ
１２を９８％濃硫酸１００−に溶解し、２５℃で測定し
た値である。

組成物例１ 相対粘度２．７のナイロン６；５５重量部にシラン化合
物で処理した繊維径６．４μ、繊維長３Ｉ＋ＩＩ＋＋の
チョツプドストランド短繊維ガラス繊維４５重量部を混
合機を用いて均一に混合し、６５咽φロ径単軸押出機を
用いて、シリンダ一温度２６０℃で成形用ベレットを得
た。

次にこのベレットを真空乾燥した後、シリンダ一温度２
６０℃、射出圧力フ００　Ｋｙ／ｌ＃ｌ、金型温度９０
℃で名機製作所製射出成形機５Ｊ−３５Ｂを用いて射出
成形を行ない機械的強度測定用の成形品および落球衝撃
強度測定用の成形品（１００＋＋＋ｍφ×３酵厚）を得
た。

機械的強度を第１表に、および−３０℃での落球衝撃強
さの測定結果を第２表に示す。

組成物例２ ［Ｉ４７．２μ、繊維長３咽のチョツプドストランドガ
ラス繊維を使用する以外は、実施例１と同様にして測定
用の成形品を得た。

測定結果を第１表および第２表に示す。

比較組成物例Ｉ Ｈ３ＭＣプレスシー）　（Ｈ３ＭＣ−Ｈ２Ｏ２）を入手
し、曲げ強度測定用テストピース（１２，５ｍｍ幅×１
００諭長×３ＴＭｌ厚）および１００テφ×３τ厚の円
板成形品を切削加工し物性測定に供した。測定結果を第
１表および第２表に示す。

比較組成物例２および比較組成物例３ 繊維径１．３μおよび１０．５μ繊維長３Ｉ＋０＋１の
チョツプドストランドガラス繊維を使用する以外は、実
施例１と同様にして落球衝撃測定用の成形品を得た。

測定結果を第２表に示す。

以上の結果からナイロン６と細径化ガラス繊維（８μ以
下）とを組み合わせたものは低温時落球衝撃強度の向上
が顕著であり、Ｈ８Ｍｃの強度をも上回ることがわかる
。

組成物例３ 相ス」粘度３．２のポリアミド６／ポリアミド６６（９
０／１．０％）共重合体；７ｏ重量部に、シラン処理を
施した、繊維径６．２　μ、繊維長６陥のチョツプドス
トランド短繊維ガラス繊維３０重量部を混合機を用いて
均一に混合し、６５朝φロ径単軸押出機を用いて、シリ
ンダ一温度２８０℃で成形用ペレットを得た。

次のこのペレットを真空乾燥した後、泡様射出成形機５
Ｊ−３５Ｂを用いて、シリンダ一温度２８０℃、射出圧
力５７０　Ｋｆ／ａＡ　％金型温度９０℃で射出成形を
行ない、落球衝撃強度測定用成形品（１００ｒａｒｈφ
×３解厚）を得た。〜３０　℃の測定結果を第３表に示
す。

組成物例４ ｔａＭｕ径５．２μ、繊維長６簡のチョツプドストラン
ド短繊維ガラス繊維を使用する以外は実施例３と同様に
して落球衝撃強度測定用の成形品を得た。測定結果を第
３表に示す。

比較組成物例４ 繊維径１３．５μ、繊維長３τのガラス繊維を使用する
以外は組成物例３と同様にして落球衝撃強度測定用の成
形品を得た。測定結果を第３表に示す。

第１表 第２表 第３表 組成物例５ 相対粘度３１のナイロン６／ナイロン６６共重合体（９
０１５％）５５重量部にシラン処理を施した繊維径６．
４μ、繊維長３咽のチョツプドストランド短繊維ガラス
繊維を４５重量部を均一に混合し、実施例３と同様にし
て、成形用ペレット、および強度測定用成形品を得た。

−３０℃での落球衝撃強度は、８４Ｋｙ−αであった。

以下具体的に本発明のホイールについて詳述する。

第１図は、本発明のホイール１を中心から放射方向に切
断した図である。ホイール１のリム部屋ディスク部６は
共に一体に射出成型されたものである。そして、このホ
イールには組成物例１〜４のどれをも適用することがで
きる。

組成物例１をこのホイールに適用したものをアルミホイ
ールの技術基準（通称ＪＡＷＬ　：運輸省の定めた、乗
用車用軽合金製ディスクホイールの技術基準）に準じて
試験し、現行市販の鋳造一体成型アルミホイールと比較
した結果を第４表に指数で示す。

第４表 強度試験の内容は、 ・　衝撃強度とは、タイヤを組付けたホイールに、規定
荷重を規定高さから規定の角度を以って自然落下させた
時の耐破壊強さを云う。

・　回転曲げ疲労強度とは、ホイールを回転させ、その
ディスク部に横方向の曲げモーメントをかけた時の耐疲
労強度を云う。

・　半径方向負荷耐久強度とは、タイヤを組付けたホイ
ールを回転させ２．その半径方向に規定の荷重をかけた
時の耐久強度を云う。

」二記の結果によれば、実施例１がアルミホイール対比
十分な強度を有することがわかる。

ざらに、このホイールを実車に装着して１０万ｋｍ　を
走行させたところ何ら異常は認められず十分実用に耐え
ることが打切した。

第２図は、本発明のホイール１を中心から放射方向に切
断した図である。そして、このホイール１のリム部２に
本発明に係る組成物を用いるもので、ディスク部乙につ
いては軽合金がらできている。しかし、このディスク部
６に軽合金を用いずに本発明に係る組成物を代りに用い
ることは当然なことである。なお、この第２図では、リ
ム部２とディスク部６はボルト、ナツトて係合されてい
る。そして、このホイールのリム部には、当然、本発明
の組成物例１〜４のどれをも適用できる。

組成物例１をアルミホイールの前記技術基準に準じて試
験し、現行市販の２ピースアルミホイールと比較した結
果を第５表に指数で示す。

（不買以下余白） 第５表 ☆重量については、前記一体鋳造アルミホイールを１０
０とした。

さらに、このホイールを実車に装着して１０万一を走行
させたとこら何ら異常は認められなかった。

以上述べたように、本発明によれば、射出成型による安
いコストで、実用上十分な強度を有する樹脂製ホイール
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ本発明によるホイールを
示す半断面図。 １・・ホイール、２・・・リム部、６・・・ディスク部
。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎下和彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くともリム部が繊維強化樹脂からなるホイー／Ｌ／に
   おいて、繊維強化樹脂にポリアミド６またはこれを主成
   分とするポリアミド樹脂８０〜４０重量部に、平均直径
   ３μ〜８μの範囲にあるガラス繊維を２０〜６０重量部
   の割合で混合してなる組成物を用いることを特徴とする
   繊維強化高衝撃性ポリアミド樹脂製ホイール。