JP2000290504A

JP2000290504A - ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物

Info

Publication number: JP2000290504A
Application number: JP10384899A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Nakao; 竜二中尾
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】剛性、靱性、成形加工性、電気特性等に優
れ、電源周辺の部品、例えば乾電池で駆動する機械の構
造部品等の成形用材料として適したポリフェニレンサル
ファイド樹脂組成物を得る。【解決手段】（ａ）ポリフェニレンサルファイド樹脂
４０〜６５重量％、（ｂ）チタン酸カリウム繊維２５〜
４０重量％、（ｃ）カーボン繊維５〜１０重量％及び
（ｄ）板状充填材５〜１０重量％を含有することを特徴
としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂組成物に関し、特に剛性、靭性、成形加
工性、電気特性等に優れ、電源周辺の部品等の成形用材
料として好適に使用できるポリフェニレンサルファイド
樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】ポリフェニレンサルファイド
樹脂は、２００℃近辺の高温下での長期使用に耐えるエ
ンジニアリングプラスチックとして需要が年々増大し、
ギア、カム、軸受等の構造部品として広く使用されてお
り、最近では、電源周辺、特に乾電池で駆動する機械の
構造部品としても利用されつつある。

【０００３】ところで、構造部品に用いられる樹脂組成
物には高い機械的強度、具体的には２０ＧＰａ（ＡＳＴ
ＭＤ７９０）以上の曲げ弾性率が要求される。また、
電源周辺、特に乾電池等で駆動する機械の構造部品とし
て使用される場合には、回路のショート、誤作動等を防
止し、万一ショートが起こっても、リーク電流を実使用
上問題にならないμＡレベルに抑えるために、体積固有
抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ以上の樹脂組成物が望まれてい
る。

【０００４】従来、ポリフェニレンサルファイド樹脂の
機械的強度を向上させるために、カーボン繊維やチタン
酸カリウム繊維等の繊維状充填剤を配合することが行わ
れている。例えば、特公平５−４３７５１号公報には、
ポリフェニレンサルファイド樹脂にカーボン繊維とチタ
ン酸カリウム繊維との両方を配合した樹脂組成物が開示
されている。樹脂組成物の曲げ弾性率を２０ＧＰａ以上
にするにはカーボン繊維の配合が有効であるが、カーボ
ン繊維は良導体であるため、体積固有抵抗値を所望の範
囲に設定できない。また、チタン酸カリウム繊維のみで
２０ＧＰａ以上の曲げ弾性率を達成するためには多量充
填が必須であるが、多量に充填すると、樹脂組成物の曲
げ弾性率以外の機械的強度、特に脆性が低下する。さら
に樹脂組成物の成形加工性にも悪影響を与える。カーボ
ン繊維とチタン酸カリウム繊維とを併用し、それらの配
合量を適宜変更しても、成形加工性や曲げ弾性率以外の
機械的強度等を低下させることなく、２０ＧＰａ以上の
曲げ弾性率及び１０⁶Ω・ｃｍ以上の体積固有抵抗値の
両方を具備する樹脂組成物を得ることはできない。

【０００５】一方、ポリフェニレンサルファイド樹脂に
繊維状充填材とマイカ等の板状無機充填材とを配合した
樹脂組成物が提案されている（特開昭５７−６３３５５
号公報、特開平５−１７１０４２号公報）。これらの従
来技術において、板状無機充填材は、ポリフェニレンサ
ルファイド樹脂の補強、より詳しくは、成形品の変形、
ソリ等を防止することのみを目的として配合されてい
る。

【０００６】すなわち、特開昭５７−６３３５５号公報
のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物では、マイカ
に対する繊維状充填材の配合量は最も多くて３倍量（重
量比）であり、それより多い量の繊維状充填材を配合す
ると、変形やソリが発生する旨記載されている（該公報
第４頁左上欄第９〜１１行）。さらに、該公報には、繊
維状充填材としてカーボン繊維、チタン酸カリウム繊
維、その他が例示され、２種以上の繊維状充填材を併用
できる旨の記載もあるが、カーボン繊維とチタン酸カリ
ウム繊維とマイカとをどの様な割合で併用すれば所望の
曲げ弾性率及び体積固有抵抗値が得られるかは一切記載
されていない。

【０００７】また、特開平５−１７１０４２号公報に
は、ポリフェニレンサルファイド樹脂、板状無機充填
材、黒鉛及び繊維状充填材からなる樹脂組成物が開示さ
れ、板状無機充填材及び黒鉛は、いずれも成形物の収縮
による変形やソリを防止するために使用されている（該
公報第３欄第１７〜１８行及び第２８〜３０行）。しか
しながら、この樹脂組成物は黒鉛を含有しているため、
導電性が高く、特に電源周辺の構造部品としては使用で
きない。なお、この樹脂組成物から黒鉛を除き、黒鉛を
全て板状無機充填材に置き換えた場合、その配合規定か
ら、繊維状無機充填材の配合量が板状無機充填材と同量
かまたはそれよりも少なくなり、所望の曲げ弾性率が得
られない。

【０００８】本発明の目的は、剛性、靱性、成形加工
性、電気特性等に優れたポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリフェニレンサル
ファイド樹脂にカーボン繊維とチタン酸カリウム繊維と
板状充填材とをそれぞれ特定量ずつ配合することによ
り、所望のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物が得
られることを見い出し、本発明を完成した。

【００１０】すなわち本発明は、（ａ）ポリフェニレン
サルファイド樹脂４０〜６５重量％、（ｂ）チタン酸カ
リウム繊維２５〜４０重量％、（ｃ）カーボン繊維５〜
１０重量％及び（ｄ）板状無機充填材５〜１０重量％を
含有するポリフェニレンサルファイド樹脂組成物に係
る。

【００１１】本発明のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物は、上記配合割合により、２０ＧＰａ以上の曲げ
弾性率及び１０⁶Ω・ｃｍ以上の体積固有抵抗値の両方
を具備することができる。さらに、ポリフェニレンサル
ファイド樹脂が本来有する、曲げ弾性率以外の機械的強
度（靭性等）や成形加工性を損なうことなく、高いレベ
ルで保持することができる。

【００１２】本発明のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物は、上記組成比から明らかなように、板状無機充
填材に対して３倍量（重量比）以上、好ましくは３倍量
（重量比）を超える量の繊維状充填材（チタン酸カリウ
ム繊維＋カーボン繊維）を含有している。従って、この
点で、特開昭５７−６３３５５号公報や特開平５−１７
１０４２号公報に記載の樹脂組成物と基本的に異なって
いる。さらに、これらの公報には、本発明のポリフェニ
レンサルファイド樹脂組成物中に含まれる各成分の配合
比は、具体的には開示されていない。

【００１３】本発明のポリフェニレンサルファイド樹脂
組成物は、各種構造部品、特に電源周辺の構造部品等の
材料として好適に使用できる。電源周辺の構造部品とし
ては特に限定されないが、例えば、携帯用のＣＤプレー
ヤーやＭＤプレーヤーの光ピックアップ部品、ハードデ
ィスクドライブのアクチュエータ部品、腕時計のメイン
プレート等を挙げることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の樹脂組成物における
（ａ）成分のポリフェニレンサルファイド樹脂として
は、例えば、特公昭４４−２７６７１号公報、特公昭４
５−３３６８号公報、特公昭４５−２７２５５号公報、
米国特許第３２７６１４５号明細書等に記載の方法で製
造される、一般にポリフェニレンサルファイド樹脂とし
て知られている種々のタイプのものを用いることがで
き、線状構造、架橋構造、半架橋構造のいずれの構造の
ものであってもよい。具体的には、以下の一般式で示さ
れる繰り返し単位を主構成要素として含有する結晶性高
分子を挙げることができる。

【００１５】

【化１】

【００１６】〔式中、Ａｒは、１，４−フェニレン基、
１，３−フェニレン基または１，２−フェニレン基を示
す。〕

【００１７】本発明においては、上記繰り返し単位を主
成分要素とするもの、すなわち上記繰り返し単位のみか
らなるもの、またはこれを好ましくは８０モル％以上、
より好ましくは９０モル％含むものが望ましい。ポリフ
ェニレンサルファイド樹脂の実質的な全量が、上記繰り
返し単位のみから成り立っていない場合、残りは共重合
可能な、例えば下記のような繰り返し単位からなる成分
で充足させることができる。

【００１８】

【化２】

【００１９】〔式中、Ｒはアルキル基、アルコキシ基、
ニトロ基またはフェニレン基を示す。〕

【００２０】本発明においては、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂として、市販のものを使用してもよい。市販
品としては、例えば、商品名「トープレン」（トープレ
ン株式会社製）、商品名「ライトン」（東レ株式会社
製）、商品名「フォートロン」（ポリプラスチック株式
会社製）等が挙げられ、これらの中でも、「トープレン
Ｔ−４」、「ライトンＬ２１２０」、「ライトンＭ２５
８８」等が好ましく用いられる。

【００２１】ポリフェニレンサルファイド樹脂の配合量
は、本発明の樹脂組成物の全量の４０〜６５重量％、好
ましくは４０〜５５重量％とする。４０重量％未満で
は、成形加工性が低下し、成形体が脆くなる。一方６５
重量％を越えると、所望の弾性率が得られない。

【００２２】本発明の樹脂組成物の（ｂ）成分であるチ
タン酸カリウム繊維は、導電性の制御に特に有効であ
る。他の補強用の繊維状無機充填材、例えばガラス繊維
等を用いても、カーボン繊維が発現する導電性を制御す
ることは困難である。

【００２３】チタン酸カリウム繊維としては公知のもの
を使用でき、例えば、一般式Ｋ₂Ｏ・ｎ（ＴｉＯ₂）・ｍ（Ｈ₂Ｏ）〔式中、ｎは２〜８の整数を示す。０≦ｍ≦０．５であ
る。〕で表される組成を有する繊維状物を挙げることが
できる。より具体的には、例えば、４チタン酸カリウム
繊維、６チタン酸カリウム繊維、８チタン酸カリウム繊
維等を挙げることができる。チタン酸カリウム繊維は１
種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよ
い。

【００２４】チタン酸カリウム繊維の繊維径や繊維長は
適宜選択できるが、導電性の制御や補強性の観点から、
平均繊維径３μｍ以下、平均繊維長５〜２００μｍで、
アスペクト比（平均繊維長／平均繊維径）が１０以上の
ものが好ましい。

【００２５】チタン酸カリウム繊維の配合量は、本発明
の樹脂組成物の全量の２５〜４０重量％、好ましくは３
０〜４０重量％とする。２５重量％未満では、所望の曲
げ弾性率が得られず、４０重量％を越えると、成形加工
性が著しく悪くなる。

【００２６】本発明の樹脂組成物の（ｃ）成分であるカ
ーボン繊維は、主に補強材として用いられる。カーボン
繊維としては、公知のものをいずれも使用でき、例え
ば、ピッチ系カーボン繊維、ポリアクリロニトリル系カ
ーボン繊維等の炭化焼成カーボン繊維、高温で処理され
た黒鉛繊維等を挙げることができる。カーボン繊維は１
種を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよ
い。カーボン繊維の繊維径や繊維長は適宜選択できる
が、繊維径７〜２０μｍ、繊維長０．１〜６ｍｍのもの
が特に好ましい。

【００２７】カーボン繊維の配合量は、本発明の樹脂組
成物の全量の５〜１０重量％である。５重量％未満では
所望の曲げ弾性率を得ることができず、一方１０重量％
を越えると、所望の体積固有抵抗値が得られない。

【００２８】本発明の樹脂組成物の（ｄ）成分である板
状無機充填材は、樹脂組成物中でカーボン繊維が導電経
路を形成するのを阻害することにより、導電性を制御す
る。板状無機充填材としては公知のものを使用でき、例
えば、マイカ、タルク、ガラスフレーク等を挙げること
ができる。これらの中でもマイカが特に好ましい。板状
無機充填材は１種を単独で使用してもよいし、２種以上
を併用してもよい。

【００２９】板状無機充填材の形状は適宜選択できる
が、導電性の制御という観点からは、平均アスペクト比
（平均厚み／平均フレーク径）８０以下で、かつ平均フ
レーク径３００μｍ以下のものが好ましい。

【００３０】さらに本発明では、本発明の樹脂組成物の
製造工程（混練工程）中に起こる脱水による成形加工性
の低下やポリフェニレンサルファイド樹脂の劣化を防止
するために、結晶水含量が２重量％以下で、かつ脱水開
始温度が４００℃以上の板状充填材を好ましく使用でき
る。

【００３１】板状無機充填材の配合量は、本発明の樹脂
組成物の全量の５〜１０重量％である。５重量％未満で
は導電性の制御が困難になり、１０重量％を越えると成
形加工性が低下する。

【００３２】上記（ｂ）チタン酸カリウム繊維、（ｃ）
カーボン繊維及び（ｄ）板状無機充填材には、ポリフェ
ニレンサルファイド樹脂との濡れ性を高めるために、シ
ラン系カップリング剤、チタン系カップリング剤等で表
面処理を施してもよい。

【００３３】本発明の樹脂組成物には、その優れた特性
を損なわない範囲で、一般的な樹脂添加剤、例えば、ガ
ラスビーズ、炭酸カルシウム等の充填材、熱安定剤、滑
剤、離型剤、顔料、染料、紫外線吸収剤、難燃剤、潤滑
剤、補強材等を配合してもよい。

【００３４】本発明の樹脂組成物は、上記各成分の所定
量を公知の方法に従って混練することによって製造でき
る。例えば、（ａ）ポリフェニレンサルファイド樹脂を
二軸押出機のメインホッパーから投入し、予めブレンダ
ー等で均一に混合した（ｂ）チタン酸カリウム繊維、
（ｃ）カーボン繊維、（ｄ）板状無機充填材及び必要に
応じて配合する他の樹脂添加剤をサイドホッパーから投
入し、溶融混練すればよい。得られる本発明の樹脂組成
物は、そのまま所望の形状に成形してもよく、あるいは
一旦ペレット化し、流通、保管してもよい。

【００３５】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げ、本発明を具
体的に説明する。（実施例１〜４及び比較例１〜６）表１に示す配合割合
（重量％）の各成分を、二軸押出機（株式会社日本製鋼
所製「ＴＥＸ−４４」、シリンダー温度３００℃）で混
練した後、ストランドカットにより処理し、ペレット状
の樹脂組成物を製造した。

【００３６】このペレットを、射出成形機（日精樹脂工
業株式会社製「ＦＳ−１５０」、シリンダー温度３００
℃）にて射出成形し、試験片を作成し、その機械的強度
及び体積固有抵抗値を測定した。結果を表２に示す。

【００３７】実施例及び比較例で使用した材料は、次の
通りである。（ａ）ポリフェニレンサルファイド樹脂（商品名：トー
プレンＴ−４、株式会社トープレン製）（ｂ）チタン酸カリウム繊維（商品名：ティスモＤ、平
均繊維径０．６μｍ、平均繊維長１０μｍ、平均アスペ
クト比１６、大塚化学株式会社製）（ｃ）カーボン繊維（商品名：ベスファイトＨＴＡ−Ｃ
６、繊維径７μｍ、繊維長６ｍｍ、東邦レーヨン株式会
社製）（ｄ）板状無機充填剤マイカＡ（商品名：クラライトマイカ２００−Ｃ、株式
会社クラレ製、平均アスペクト比４５、平均フレーク径
８０μｍ）マイカＢ（商品名：クラライトマイカ３０−Ｃ、株式会
社クラレ製、平均アスペクト比９０、平均フレーク径６
８０μｍ）タルク（商品名：タルクＭＳ、日本タルク株式会社製）（ｅ）繊維状補強材ガラス繊維（商品名：ＥＣＳ０３−Ｔ７１７、日本電気
硝子株式会社製、平均繊維径１３μｍ、カット長３ｍ
ｍ）

【００３８】また、機械的強度及び体積固有抵抗値は、
次の基準に従って測定した。１．機械的強度曲げ強度、曲げ弾性率：ＡＳＴＭＤ７９０ノッチ付きアイゾット衝撃値：ＡＳＴＭＤ２５６２．体積固有抵抗値：ＡＳＴＭＤ２５７

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】表２に示すように、本発明に従う実施例１
〜４のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物は、優れ
た曲げ強度、曲げ弾性率、及びアイゾット衝撃値を示し
ており、１０⁶Ω・ｃｍ以上の体積固有抵抗値を示して
いる。

【００４２】

【発明の効果】本発明によれば、剛性、靱性、成形加工
性、電気特性等に優れたポリフェニレンサルファイド樹
脂組成物とすることができる。従って、電源周辺の部
品、例えば乾電池で駆動する機械の構造部品等の成形用
材料として好適に用いることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）ポリフェニレンサルファイド樹脂
４０〜６５重量％、（ｂ）チタン酸カリウム繊維２５〜
４０重量％、（ｃ）カーボン繊維５〜１０重量％及び
（ｄ）板状充填材５〜１０重量％を含有するポリフェニ
レンサルファイド樹脂組成物。
【請求項２】板状充填材が、平均アスペクト比８０以
下でかつ平均フレーク径３００μｍ以下である請求項１
に記載のポリフェニレンサルファイド組成物。
【請求項３】板状充填材がマイカである請求項１また
は２に記載のポリフェニレンサルファイド樹脂組成物。
【請求項４】曲げ弾性率（ＡＳＴＭＤ７９０）が２
０ＧＰａ以上でかつ体積固有抵抗値が１０⁶Ω・ｃｍ以
上である請求項１、２または３に記載のポリフェニレン
サルファイド組成物。