JPS6153385B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はガラス繊維チヨツプドストランドのエ
ポキシ樹脂またはフエノール樹脂たる熱硬化性樹
脂による被覆物および熱可塑性ポリエステル樹脂
またはポリアミド樹脂たる熱加塑性樹脂から成る
成形用樹脂組成物およびその製造方法に関する。
さらに詳しくは、上記の熱硬化性樹脂溶液で含浸
されたガラス繊維のチヨツプドストランドを水媒
体中に分散させ、脱溶媒を行うことによつてチヨ
ツプドストランドを個別状態で上記の熱硬化性樹
脂により被覆、特に濃厚に被覆した被覆物と上記
の熱可塑性樹脂から成る成形用樹脂組成物および
その製造方法に関する。 ガラス繊維混入熱可塑性樹脂は、各種成形材
料、例えば電気部品用成形材料や耐衝撃性材料と
して広く用いられている。また、最近自動車の軽
量化に伴つて金属代替材料としても注目されてい
る。 従来、これらガラス繊維混入熱可塑性樹脂の成
形材料は、一般にガラス繊維のチヨツプドストラ
ンドと熱可塑性樹脂をあらかじめ押出し機を用い
て加熱溶融混合し、射出成形可能な形態、すなわ
ちペレツト化して造られていた。しかし上記の混
合工程に於いて、混合工程前のガラス繊維チヨツ
プドストランドの開繊による搬送性および計量性
の悪さ、あるいは押出し機での混合工程中で樹脂
中にガラス繊維を均一に分散させるが故に、ガラ
ス繊維が短く切断され、ガラス繊維混入熱可塑性
樹脂成形品の性能を低下させる。 かかる欠点を解決するため、近年熱可塑性樹脂
をガラス繊維チヨツプドストランドに予め濃厚に
被覆することにより、この濃厚被覆物と熱可塑性
樹脂とを単なるドライブレンドで射出成形して
も、ガラス繊維の分散不良が生ずることなく、ま
た成形品強度を向上できることが提案されてい
る。その代表的なものは、スチレン形樹脂で被覆
する方法である。すなわち、スチレン系単量体を
懸濁安定剤を含む水媒体中でガラス繊維チヨツプ
ドストランドの存在下において、特定の反応容器
を用いて特殊な混合状態下で重合し、チヨツプド
ストランドをスチレン系樹脂で濃厚に被覆する方
法である。この方法によればチヨツプドストラン
ドのスチレン系樹脂によるペレツト濃厚被覆物を
得ることができ、ガラス繊維含有成形材料として
一応の成果を収めつつあるが、この方法では重合
方法を用いるが故に重合時間が２時間〜８時間必
要とし、これによる生産性やコスト面への悪影響
が多大である。さらには、濃厚被覆物としてスチ
レン形樹脂を主成分とするが故に、この濃厚被覆
物にスチレン形樹脂以外の熱可塑性樹脂、例えば
ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリカーボネート等をマ
トリツクスとして適用した場合は、直接放出成形
におけるガラス繊維の分散性を満足させることが
できるが、ガラス繊維とマトリツクス樹脂との界
面での接着性の悪さ、さらには濃厚被覆物中の樹
脂とマトリツクスとの相容性の悪さから生ずる物
性低下を招き、ガラス繊維が補強剤として十分に
効果を発揮できない。 本発明は、このような濃厚被覆物を製造するに
あたり、より簡便な生産性に優れた方法による被
覆物を提供することが第一の目的である。 本発明の第二の目的は、各種熱可塑性樹脂に適
用した場合、直接射出成形を可能にしかつその性
能を向上させる濃厚被覆物を提供することにあ
る。 上記目的を達成する本発明のガラス繊維チヨツ
プドストランドの濃厚被覆方法は、ガラス繊維の
チヨツプドストランドを各種熱硬化性樹脂、例え
ばエポキシ樹脂溶液またはフエノール樹脂等に浸
漬して、含浸チヨツプドストランドの分散とその
含浸樹脂溶液からの水媒体への脱溶媒を行い、脱
溶媒後、熱硬化性樹脂で被覆されているチヨツプ
ドストランドを水媒体から分離および乾燥するこ
とを特徴とする。 上記の本発明に於いて、ガラス繊維のチヨツプ
ドストランド（以下においては、単にチヨツプド
ストランドと称する）は、ブツシングから妨糸さ
れ、集束剤が塗布された後、集束巻き取られたス
トランドを切断することによつて形成される。集
束剤は、常用のフイルムフオーマー、表面処理
剤、潤滑剤から構成されるガラス繊維用集束剤を
用いることができる。チヨツプドストランドは臨
界的な意味はないが、普通直径７〜23μの繊維を
100〜4000本含み、且つ1.5〜25mmのカツト長を有
するものが用いられる。以下に熱硬化性樹脂とし
てエポキシ樹脂を用いた場合について説明する。 チヨツプドストランドはエポキシ樹脂溶液で含
浸される。含浸はチヨツプドストランドを単に樹
脂溶液に浸漬することによつて達成することがで
きる。このとき普通は大体、10分程度の浸漬時間
でストランドの内部まで十分に樹脂溶液を含浸す
る。含浸量は樹脂溶液の粘度と最終製品に所望と
される樹脂被覆量とを考慮して定められるが、一
般にチヨツプドストランド100重量部に対し樹脂
不揮発分が約５〜50重量部となるように選ばれ
る。その時の樹脂溶液粘度と濃度は、所望とされ
るエポキシ樹脂の分子量によつて異なるが、好ま
しくはエポキシ樹脂溶液粘度を10センチポイズ〜
3000センチポイズの範囲になるよう溶液濃度を調
整すればよい。樹脂不揮発分が５重量％以下の場
合はガラス繊維に対する被覆が不均一となり成形
品中に分散不良が存在し好ましくない。また50重
量％以上の場合は、熱可塑性樹脂マトリツクスと
の相容性を損い、性能上好ましくない。好ましい
含浸量は、チヨツプドストランド100重量部あた
りエポキシ樹脂不揮発分として約10〜30重量部で
ある。またチヨツプドストランドの浸漬時に含浸
手段として真空脱泡を行うことがさらに好まし
い。 本発明のチヨツプドストランドへ被覆するエポ
キシ樹脂は、分子内に２個以上のエポキシ基を含
有するいかなる化合物をも用い得るが、好ましく
は、室温下で固形状態であるものが良い。これ
は、エポキシ樹脂被覆チヨツプドストランドを水
媒体より分離後熱風乾燥（40℃〜60℃）を行うた
め、非粘着性であることが好ましく、また熱可塑
性樹脂マトリツクスとのドライブレンドを行う際
の取り扱い性の点からも好ましい。 好ましいエポキシ樹脂としては、次の様な構造
式をもつものである。 上記エポキシ樹脂の溶液を調製する場合の溶剤
としては、水媒体中への脱溶媒可能なものがよく
これら溶媒としては、アセトン、ジアセトンアル
コール、テトラハイドロフラン、メチルエチルケ
トン等が選ばれる。 エポキシ樹脂溶液で含浸されたチヨツプドスト
ランドは、樹脂溶液から分離後、例えばスクリー
ニングによつて分離した後水媒体に撹拌下に投入
される。又は、分離に引き続いて必要によつて樹
脂含浸チヨツプドストランドを絞液し、その含有
量を調整することができる。この樹脂液含浸チヨ
ツプドストランドの水媒体への投入、撹拌によつ
て驚くべきことにチヨツプドストランドは、個別
状態で、且つ樹脂で含浸された状態で水媒体中に
均一に分散し、そしてこの投入、分散によつて含
浸樹脂溶液からの水媒体への脱溶媒が行われるよ
うになる。 上記分散工程において、含浸チヨツプドストラ
ンドに対する水媒体の割合は、チヨツプドストラ
ンドの分散を阻害するような小割合であつてはい
けないが、それ以上であれば特に制限はない。し
かし水媒体をあまり多量に用いるのは、装置の大
型化につながるので実際上の観点から好ましくな
い。水媒体は一般に含浸チヨツプドストランドに
対し重量比で10：１〜10：３程度の範囲で用いら
れる。分散時の撹拌は、強度の撹拌は必要なく、
一般に100〜300rpm程度の撹拌で十分である。し
かし撹拌の強さは水媒体の量、分散濃度等にも左
右され、従つて実際には分散状態を観察しなが
ら、適当な値に調整するのがよい。この撹拌によ
つてチヨツプドストランドに含浸されている樹脂
溶液の一部が分散媒体に移行し、系が濁つてくる
ことがあるが、この現象自体は、樹脂によるチヨ
ツプドストランドに対する被覆に実質的な影響を
及ぼさない。一方このように移行した樹脂は、系
を昇温するとチヨツプドストランドに吸着され、
分散媒体は澄明になることが認められている。 含浸チヨツプドストランドを分散させる際の分
散媒体の温度は、特に限定されるものではない
が、一般に低温の方がより良好な状態を与えるの
で好ましい。そして普通は、約10〜30℃の温度で
十分良好な分散が達成される。 分散は、このような温度で脱溶媒が十分行われ
る時間撹拌を継続することによつて行つてもさし
つかえないが、好ましくは、含浸チヨツプドスト
ランドを投入後昇温を行い脱溶媒するのが良い。
昇温限界は、エポキキ樹脂を溶解する溶剤の種類
によつて左右されるが40〜70℃まで昇温するのが
好ましい。この昇温によつて脱溶媒が助長される
と共に、前記のように水媒体に移行した樹脂がチ
ヨツプドストランドに吸着されるようになる。但
しエポキシ樹脂被覆量が多くなる場合、樹脂含浸
チヨツプドストランドが塊状に固まり、きれいな
樹脂被覆物ができない場合がある。この様な場合
は、水媒体にあらかじめ有効量の分散剤を添加し
ておけば塊状化が防止でき、均一な分散状態を維
持することができる。 分散剤は、このような場合だけでなく、最初の
分散を助長する目的にも用いることができる。分
散剤は公知のもの例えばポリビニルアルコールの
ような、水溶性高分子が使用できる。分散剤の量
は、常用範囲で十分であり、普通は、水媒体に対
して約0.1〜10重量％の量で添加される。 分散時間は、含浸樹脂溶液からその溶媒が実質
的に全部水媒体中に脱溶媒される時間であるが通
常は約30〜90分で十分である。 分散、脱溶媒が完了したら、分散工程で分散系
を昇温する場合は、好ましくは、室温まで放冷
後、エポキシ樹脂で個別状態に被覆されているチ
ヨツプドストランドを分散系から分離する。分離
は常法で、例えばスクリーニングのような過に
よつて行うことができる。分離されたエポキシ樹
脂被覆チヨツプドストランドは、任意の方法、例
えば熱風乾燥で乾燥することができる。乾燥は40
〜60℃の温度が最適である。 かくして本発明によれば、簡単な設備と含浸、
分散、分離、乾燥という単純な操作でしかも極め
て短時間でガラス繊維のチヨツプドストランドを
エポキシ樹脂で被覆することができる。 そして上述の被覆方法によれば、成形トラブル
の原因となるガラス繊維のケバ立ちのない、エポ
キシ樹脂によつて均一に充填被覆された、特に濃
厚に被覆されたペレツト状ガラス繊維基材を得る
ことができる。 この発明によるエポキシ樹脂被覆チヨツプドス
トランドは、ガラス繊維を含有しない熱可塑性樹
脂ペレツトとのドライブレンドの形で直接射出成
形でき、その成形品中には、ガラス繊維が均一に
分布し、しかもその特性が極めて優れた成形品を
得ることができる。ドライブレンドの配合量は、
成形品中のガラス繊維含量が５〜60重量％の範囲
で選択される。 また熱加塑性樹脂としては、射出成形用として
通常用いられている、例えば、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ（スチレン−
アクリロニトリル）共重合体、ナイロン、ポリブ
チレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ
フエニレンオキサイド等である。 次に本発明を実施例によつてさらに説明する。
しかしこれ等の実施例は単に説明のためのもので
あつて、本発明を限定するものと解すべきでな
い。 実施例 １ ポリウレタンエマルジヨンを主成分とする集束
剤で処理された直径13μのガラス繊維800本から
成るガラス繊維のカツト長３mmのチヨツプドスト
ランド300重量部を、メチルエチルケトン75重量
部に溶解されたエポキシ当量940のビスフエノー
ルタイプエポキシ樹脂75重量部溶液中に浸漬、含
浸した。この撹拌機及び溶剤回収装置を装備した
５タンク中にあらかじめ準備されたポリビニル
アルコール３重量部を含む3000重量部の温度20℃
の水媒体に投入し、撹拌下に70℃まで昇温した。
この昇温過程で含浸チヨツプドストランドは完全
に均一な分散状態を示した。この間要した時間
は、30分であつた。次にこの分散系を室温まで放
冷後エポキシ樹脂被覆チヨツプドストランドを
過によつて分離し、40℃に於いて熱風乾燥した。
得られた樹脂被覆チヨツプドストランドは、全て
各チヨツプドストランド毎に、しかも内部まで均
一にエポキシ樹脂で被覆されており、その樹脂量
は最初の仕込量に一致する20重量％であつた。 前記のエポキシ樹脂被覆チヨツプドストランド
とポリブチレンテレフタレート（東レ製1401）と
をドライブレンドした。このドライブレンド中の
ガラス含量を30重量％とし、射出成形法によつて
試験片を作成し、諸物性を測定した。測定項目と
して、アイゾツト衝撃値及び引張り強さを測定
（JIS K6911）した。結果を第１表に示す。 比較例 １（実施例１との比較） ポリウレタンエマルジヨンを主成分とする集束
剤で処理された直径13μのガラス繊維800本から
成るガラス繊維のカツト長３mmのチヨツプドスト
ランド300重量部とポリブチレンテレフタレート
（東レ製1401）700部とを混合し、通常の押出し機
でペレタイズ後、射出成形法によつて試験片を作
成し諸物性を測定した。結果を表１に示す。 実施例 ２ エポキシ樹脂エマルジヨンを主成分とする集束
剤で処理された実施例１と同様の形態を有するガ
ラス繊維チヨツプドストランド300重量部をメチ
ルエチルケトン34重量部に溶解されたエポキシ当
量約450のビスフエノールタイプエポキシ樹脂34
重量部溶液中に浸漬、含浸した。これをポリビニ
ルアルコールを含まない水媒体中にて実施例１と
同様な操作によつてエポキシ樹脂被覆チヨツプド
ストランドを得た。得られたエポキシ樹脂被覆物
は、全て各チヨツプドストランド毎に、しかも内
部まで均一に被覆されており、その樹脂量は10重
量％であつた。 この樹脂被覆チヨツプドストランドを実施例１
と同配合で成形を行つた。得られた試験片の物性
測定の結果を表１に示す。 比較例 ２（実施例２との比較） エポキシ樹脂エマルジヨンを主成分とする集束
剤で処理された比較例１と同様の形態を有するガ
ラス繊維チヨツプドストランドを比較例１と同様
な操作によつて試験片を作成し諸物性を測定し
た。結果を表１に示す。

【表】 実施例 ３ 実施例１と同様のガラス繊維チヨツプドストラ
ンド300重量部をメチルエチルケトン75重量部に
溶解されたエポキシ当量約3200のビスフエノール
タイプエポキシ樹脂75重量部溶液中でエポキシ樹
脂被覆チヨツプドストランド作成した。この被覆
量は20重量％であつた。 このエポキシ樹脂被覆チヨツプドストランドを
ドライブレンドの形で６・６−ナイロンペレツト
とガラス繊維含量30重量％になるように混合し、
射出成形機で試験片を作成した。成形品外観は、
ガラス繊維の分散不良は全く認められなかつた。
この物性を表２に示す。 比較例 ３（実施例３との比較） ポリブチレンテレフタレートの代りに６・６−
ナイロンを使用して比較例１を繰返した。得られ
た試験片の物性の測定結果を表２に示す。

【表】 定
表１、２より本発明方法で得られたエポキシ樹
脂被覆チヨツプドストランドを用いた成形品物性
は、比較例に比べ優れた特性を有し、且つ通常用
いられる押し出し機工程を省略して、直接射出成
形機に供せうることが明らかである。 なお熱硬化性樹脂としてエポキシ樹脂の代りに
フエノール樹脂を使用しても同様の結果が得られ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 集束剤で処理されたガラス繊維表面を、更に
   ガラス繊維100重量部に対し５〜50重量部のエポ
   キシ樹脂またはフエノール樹脂で被覆したガラス
   繊維のチヨツプドストランド、および熱可塑性ポ
   リエステル樹脂またはポリアミド樹脂から成る、
   成形用樹脂組成物。 ２ 紡糸、集束後、所定の長さに切断して形成さ
   れたガラス繊維のチヨツプドストランドを、エポ
   キシ樹脂またはフエノール樹脂の溶液に浸漬して
   チヨツプドストランドにエポキシ樹脂またはフエ
   ノール樹脂溶液を含浸させ、含浸されたチヨツプ
   ドストランドを分離後、これを水媒体中で撹拌し
   て含浸チヨツプドストランドの分散とチヨツプド
   ストランドに含浸されている樹脂溶液からの水媒
   体への脱溶媒を行い、次いで脱溶媒後のエポキシ
   樹脂またはフエノール樹脂で被覆されているチヨ
   ツプドストランドを水媒体から分離および乾燥
   し、得られたエポキシ樹脂またはフエノール樹脂
   で被覆されたガラス繊維のチヨツプドストランド
   を、熱可塑性ポリエステル樹脂またはポリアミド
   樹脂にドライブレンドすることを特徴とする、成
   形用樹脂組成物の製造方法。