JP2002080631A - 合成樹脂成形物用複合フィラー - Google Patents
合成樹脂成形物用複合フィラーInfo
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- JP2002080631A JP2002080631A JP2000274033A JP2000274033A JP2002080631A JP 2002080631 A JP2002080631 A JP 2002080631A JP 2000274033 A JP2000274033 A JP 2000274033A JP 2000274033 A JP2000274033 A JP 2000274033A JP 2002080631 A JP2002080631 A JP 2002080631A
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- composite filler
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 合成樹脂成形物用複合フィラーに関するもの
で、合成樹脂単独では不十分な剛性(弾性率）、強度、
耐衝撃性などの力学的特性の改善を目的とする。 【解決手段】 複数種の無機フィラーを乾式で高速撹拌
によって均一に混合粉砕してなり、数種の無機フィラー
が、炭酸カルシウムと、タルク、マイカ、クレーなどの
板状フィラーの１種又は２種以上の混合物であり、炭酸
カルシウムの平均粒子径が0.05〜５μm、板状フィラー
の平均粒子径が0.5〜10μm以下である耐衝撃性の改善効
果の著しい合成樹脂成形物用複合フィラーである。
で、合成樹脂単独では不十分な剛性(弾性率）、強度、
耐衝撃性などの力学的特性の改善を目的とする。 【解決手段】 複数種の無機フィラーを乾式で高速撹拌
によって均一に混合粉砕してなり、数種の無機フィラー
が、炭酸カルシウムと、タルク、マイカ、クレーなどの
板状フィラーの１種又は２種以上の混合物であり、炭酸
カルシウムの平均粒子径が0.05〜５μm、板状フィラー
の平均粒子径が0.5〜10μm以下である耐衝撃性の改善効
果の著しい合成樹脂成形物用複合フィラーである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂成形物用
複合フィラーに関するもので、合成樹脂単独では不十分
な剛性(弾性率）、強度、耐衝撃性などの力学的特性の
改善を目的とする。
複合フィラーに関するもので、合成樹脂単独では不十分
な剛性(弾性率）、強度、耐衝撃性などの力学的特性の
改善を目的とする。
【０００２】
【従来の技術】無機粒子充てん合成樹脂材料の特徴は、
高分子材料単独では実現できない剛性（弾性率）、強
度、耐衝撃性の三大力学特性を制御できることにある。
しかし、これらの特性は相反する相互関係にあり、この
ことは複合材料力学特性の理論解析からも指摘されてい
る。従って、いかにこれらの特性のバランスを持った複
合材料の設計をするかが問題となっている。タルクやマ
イカなどの板状のフィラーは高分子材料との複合化によ
り材料の弾性率を大きく改善する。また、微粒子炭酸カ
ルシウムなどの球形に近い不定形フィラーは複合化によ
り耐衝撃性を大きく改善する。これまで板状フィラーと
ゴム粒子により複合材料の力学特性を制御する方法は広
く利用されている。
高分子材料単独では実現できない剛性（弾性率）、強
度、耐衝撃性の三大力学特性を制御できることにある。
しかし、これらの特性は相反する相互関係にあり、この
ことは複合材料力学特性の理論解析からも指摘されてい
る。従って、いかにこれらの特性のバランスを持った複
合材料の設計をするかが問題となっている。タルクやマ
イカなどの板状のフィラーは高分子材料との複合化によ
り材料の弾性率を大きく改善する。また、微粒子炭酸カ
ルシウムなどの球形に近い不定形フィラーは複合化によ
り耐衝撃性を大きく改善する。これまで板状フィラーと
ゴム粒子により複合材料の力学特性を制御する方法は広
く利用されている。
【０００３】炭酸カルシウムを周速20m/s以上で撹拌粉
砕して、脂肪酸石鹸あるいは非イオン性界面活性剤を添
加し、高温で混合する方法でプラスチック充填用とする
ことが、特開昭61−97363号に記載されている。しか
し、複数種の無機フィラーの混合物に対してこのような
処理をして複合フィラーとすることについては、何ら言
及されていない。
砕して、脂肪酸石鹸あるいは非イオン性界面活性剤を添
加し、高温で混合する方法でプラスチック充填用とする
ことが、特開昭61−97363号に記載されている。しか
し、複数種の無機フィラーの混合物に対してこのような
処理をして複合フィラーとすることについては、何ら言
及されていない。
【０００４】複合フィラーとしては、紙用として定着率
がよく、紙の白色度、不透明度を向上させる目的で検討
したものとして、特開平２−169795号がある。これに
は、粒子径の異なるタルク、クレー、炭酸カルシウム、
酸化チタンなどの混合物に尿素樹脂、スチレン樹脂など
を加えて用いられている。以下、複数の無機フィラーの
高速撹拌による粉砕物を「複合フィラー」と称し、低速
撹拌による混合物を単に「混合フィラー」と称する。
がよく、紙の白色度、不透明度を向上させる目的で検討
したものとして、特開平２−169795号がある。これに
は、粒子径の異なるタルク、クレー、炭酸カルシウム、
酸化チタンなどの混合物に尿素樹脂、スチレン樹脂など
を加えて用いられている。以下、複数の無機フィラーの
高速撹拌による粉砕物を「複合フィラー」と称し、低速
撹拌による混合物を単に「混合フィラー」と称する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これら形状の
異なるフィラーを組み合わせることにより、プラスチッ
ク成形物の力学特性を制御する方法に関してはほとんど
提案されていない。本発明では、炭酸カルシウムのよう
な不定形フィラーと、タルク、マイカ、クレーなどの板
状フィラーの１種又は２種以上の複合体を作成する方法
と、その結果得られる複合フィラーの性状について検討
を加え、合成樹脂成形物の改質を試みたものである。
異なるフィラーを組み合わせることにより、プラスチッ
ク成形物の力学特性を制御する方法に関してはほとんど
提案されていない。本発明では、炭酸カルシウムのよう
な不定形フィラーと、タルク、マイカ、クレーなどの板
状フィラーの１種又は２種以上の複合体を作成する方法
と、その結果得られる複合フィラーの性状について検討
を加え、合成樹脂成形物の改質を試みたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数種の無機
フィラーを乾式で高速撹拌によって均一に混合粉砕して
なる合成樹脂成形物用複合フィラーである。成形物とす
る合成樹脂は、特に自動車用として多く用いられている
ポリオレフィン系樹脂のホモポリプロピレン（Ｈ−Ｐ
Ｐ）、ブロックポリプロピレン（Ｂ−ＰＰ）のほか、ポ
リアミド系の例えばナイロン６、ポリエステル系のPET
が用いられる。特に高速撹拌によって炭酸カルシウム及
びタルク粉体に含まれている微粒子凝集が解砕され、ま
た、一部粒子が衝突粉砕されこれらの微粒子が生成し、
１μm程度の炭酸カルシウム粒子表面に付着し、全体と
して炭酸カルシウム同士及びそれぞれ微粒子同士の再凝
集を防止していることがＳＥＭ写真から明らかである。
フィラーを乾式で高速撹拌によって均一に混合粉砕して
なる合成樹脂成形物用複合フィラーである。成形物とす
る合成樹脂は、特に自動車用として多く用いられている
ポリオレフィン系樹脂のホモポリプロピレン（Ｈ−Ｐ
Ｐ）、ブロックポリプロピレン（Ｂ−ＰＰ）のほか、ポ
リアミド系の例えばナイロン６、ポリエステル系のPET
が用いられる。特に高速撹拌によって炭酸カルシウム及
びタルク粉体に含まれている微粒子凝集が解砕され、ま
た、一部粒子が衝突粉砕されこれらの微粒子が生成し、
１μm程度の炭酸カルシウム粒子表面に付着し、全体と
して炭酸カルシウム同士及びそれぞれ微粒子同士の再凝
集を防止していることがＳＥＭ写真から明らかである。
【０００７】ここで、数種の無機フィラーが、炭酸カル
シウムと、タルク、マイカ、クレーなどの板状フィラー
の１種又は２種以上の混合物である合成樹脂成形物用複
合フィラーであり、炭酸カルシウムの平均粒子径が0.05
〜５μm、好ましくは0.5〜3μm、板状フィラーの平均粒
子径が0.5〜10μm、好ましくは１〜５μmである合成樹
脂成形物用複合フィラーである。無機フィラーの粒子径
はこの範囲で良好な物性の成形用複合樹脂が得られる。
シウムと、タルク、マイカ、クレーなどの板状フィラー
の１種又は２種以上の混合物である合成樹脂成形物用複
合フィラーであり、炭酸カルシウムの平均粒子径が0.05
〜５μm、好ましくは0.5〜3μm、板状フィラーの平均粒
子径が0.5〜10μm、好ましくは１〜５μmである合成樹
脂成形物用複合フィラーである。無機フィラーの粒子径
はこの範囲で良好な物性の成形用複合樹脂が得られる。
【０００８】乾式での高速撹拌は回転羽根の周速が20m/
s以上で混合粉砕し、この際、高速撹拌は、フィラーの
表面改質剤の存在下に行っても良い。周速20m/s以上、
特に周速25m/s以上のものは、良好な複合フィラーとな
り、これをハイブリッドフィラーとも称し、周速20m/s
以下のものは通常の混合フィラー又はブレンドフィラー
と称する。表面改質剤は、高級脂肪酸あるいはその塩、
シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、リ
ン酸エステルなどである。
s以上で混合粉砕し、この際、高速撹拌は、フィラーの
表面改質剤の存在下に行っても良い。周速20m/s以上、
特に周速25m/s以上のものは、良好な複合フィラーとな
り、これをハイブリッドフィラーとも称し、周速20m/s
以下のものは通常の混合フィラー又はブレンドフィラー
と称する。表面改質剤は、高級脂肪酸あるいはその塩、
シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、リ
ン酸エステルなどである。
【０００９】本発明の特徴は、以下のように、２種のフ
ィラー（例えば炭酸カルシウムとタルク）を表面改質し
ながら高速で混合撹拌することによって新たな性能を有
する複合フィラーを作製する。この際、タルク及び１μ
m以下の微粒子炭酸カルシウムの凝集塊が解砕され、高
アスペクト比の板状フィラー及び超微粒子フィラーが得
られる。さらに、１μm以上の炭酸カルシウムがスぺー
サーとなり、それぞれの二次凝集を抑えることができ
る。この複合フィラーを用いて合成樹脂との複合材料を
調製することによって、弾性率と衝撃強度を両立させる
物性を得ることができる。また、この複合フィラーは、
既存の表面改質装置を利用して従来の表面処理工程でも
製造可能である。
ィラー（例えば炭酸カルシウムとタルク）を表面改質し
ながら高速で混合撹拌することによって新たな性能を有
する複合フィラーを作製する。この際、タルク及び１μ
m以下の微粒子炭酸カルシウムの凝集塊が解砕され、高
アスペクト比の板状フィラー及び超微粒子フィラーが得
られる。さらに、１μm以上の炭酸カルシウムがスぺー
サーとなり、それぞれの二次凝集を抑えることができ
る。この複合フィラーを用いて合成樹脂との複合材料を
調製することによって、弾性率と衝撃強度を両立させる
物性を得ることができる。また、この複合フィラーは、
既存の表面改質装置を利用して従来の表面処理工程でも
製造可能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の合成樹脂成形物用
複合フィラーを具体的に説明する。
複合フィラーを具体的に説明する。
【００１１】実験方法は次のとおりである。炭酸カルシ
ウムは平均粒子径1.4μm（三共精粉製＃2300）、タルク
は粒子径3.2μm（勝光山鉱業所製ＳＫ−２）を用いた。
フィラーの混合（混合重量比：炭酸カルシウム/タルク=
３/１，１/１，１/３）はヘンシェルミキサーを用い、
乾式で周速を変えて周速25m/sの複合フィラーと周速15m
/sの混合フィラーを作成した。表面改質剤としてステア
リン酸を使用した。ポリマーはブロックポリプロピレン
（Ｂ−ＰＰ）、ホモポリプロピレン（Ｈ−ＰＰ）及びポ
リアミド（ナイロン６）を用いた。まず、Ｈ−ＰＰに複
合フィラー又は混合フィラーを20〜40％配合し、２軸押
出機を用い混練した。物性測定試料は射出成形により調
製した。合成樹脂との複合材料の物性はＪＩＳ Ｋ711
0、Ｋ7113に準じて測定した。
ウムは平均粒子径1.4μm（三共精粉製＃2300）、タルク
は粒子径3.2μm（勝光山鉱業所製ＳＫ−２）を用いた。
フィラーの混合（混合重量比：炭酸カルシウム/タルク=
３/１，１/１，１/３）はヘンシェルミキサーを用い、
乾式で周速を変えて周速25m/sの複合フィラーと周速15m
/sの混合フィラーを作成した。表面改質剤としてステア
リン酸を使用した。ポリマーはブロックポリプロピレン
（Ｂ−ＰＰ）、ホモポリプロピレン（Ｈ−ＰＰ）及びポ
リアミド（ナイロン６）を用いた。まず、Ｈ−ＰＰに複
合フィラー又は混合フィラーを20〜40％配合し、２軸押
出機を用い混練した。物性測定試料は射出成形により調
製した。合成樹脂との複合材料の物性はＪＩＳ Ｋ711
0、Ｋ7113に準じて測定した。
【００１２】複合フィラーのＳＥＭ観察 図１及び図２に炭酸カルシウム/タルク=３/１及び１/１
複合フィラーのＳＥＭ写真を示し、図３は混合フィラー
の１/１混合比のもののＳＥＭ写真を示している。図３
の周速度の遅い（せん断力の弱い）条件及び単にポリ袋
中での混合で調製した粉体の混合フィラーは層状化合物
のタルクはそのままであるし、微粒子炭酸カルシウムの
凝集塊解砕も十分でないことが観察された。一方、周速
度の速い条件で調製した粉体の複合フィラー（図１，
２）はタルク及び微粒子炭酸カルシウムの凝集塊が十分
解砕されていることが観察された。これは、強い力で不
定形粒子の炭酸カルシウムと層状化合物のタルクが衝突
することにより、タルク及び微粒子炭酸カルシウムの解
砕が十分行われ、一部それぞれの粒子が粉砕され微粒子
化しているためである。特に、図１のように、炭酸カル
シウム粒子の表面にタルクの微粒子（約0.5μm以下）が
被さっている様子が伺える。このような状態になって、
炭酸カルシウム同士及びそれぞれ微粒子同士の再凝集が
防止されるのである。
複合フィラーのＳＥＭ写真を示し、図３は混合フィラー
の１/１混合比のもののＳＥＭ写真を示している。図３
の周速度の遅い（せん断力の弱い）条件及び単にポリ袋
中での混合で調製した粉体の混合フィラーは層状化合物
のタルクはそのままであるし、微粒子炭酸カルシウムの
凝集塊解砕も十分でないことが観察された。一方、周速
度の速い条件で調製した粉体の複合フィラー（図１，
２）はタルク及び微粒子炭酸カルシウムの凝集塊が十分
解砕されていることが観察された。これは、強い力で不
定形粒子の炭酸カルシウムと層状化合物のタルクが衝突
することにより、タルク及び微粒子炭酸カルシウムの解
砕が十分行われ、一部それぞれの粒子が粉砕され微粒子
化しているためである。特に、図１のように、炭酸カル
シウム粒子の表面にタルクの微粒子（約0.5μm以下）が
被さっている様子が伺える。このような状態になって、
炭酸カルシウム同士及びそれぞれ微粒子同士の再凝集が
防止されるのである。
【００１３】表１に低周速条件（15m/s）で調製した混
合フィラーを充てんしたＰＰ複合材料の力学物性を示し
ている。試料の弾性率はフィラー未充てんで990ＭＰａ
から炭酸カルシウム20％充てん試料で1300ＭＰａ、板状
のフィラータルク20％充てん試料で1800ＭＰａとフィラ
ー充てんに伴い大きく向上した。炭酸カルシウムをブロ
ックＰＰに充てんした複合材料の衝撃強度はマトリック
スの２倍以上大きく改善されることが知られているが、
今回の炭酸カルシウムを充てんした試料では26ＫＪ・ｍ
−２と改善が認められなかった。
合フィラーを充てんしたＰＰ複合材料の力学物性を示し
ている。試料の弾性率はフィラー未充てんで990ＭＰａ
から炭酸カルシウム20％充てん試料で1300ＭＰａ、板状
のフィラータルク20％充てん試料で1800ＭＰａとフィラ
ー充てんに伴い大きく向上した。炭酸カルシウムをブロ
ックＰＰに充てんした複合材料の衝撃強度はマトリック
スの２倍以上大きく改善されることが知られているが、
今回の炭酸カルシウムを充てんした試料では26ＫＪ・ｍ
−２と改善が認められなかった。
【００１４】
【表１】
【００１５】これは、充てんするフィラーの粒子サイズ
と大きく関係しており、１μm以下のサブミクロンフィ
ラーでこの様な効果が著しいことは、良く知られてい
る。上記の炭酸カルシウムは1.2μmでサブミクロンサイ
ズでないため、衝撃強度の大きな改善が認められていな
い。しかし、タルクなどの板状フィラーのようにアスペ
クト比の高いフィラーでは、フィラーの先端部分が応力
集中点となり衝撃強度が大きく低下することが知られて
いる。今回のタルクは平均粒子径が3.2μmと市販されて
いる材料の中で最も細かいフィラーであるため、その衝
撃強度は21ＫＪ・ｍ−２と比較的衝撃強度の低下はな
い。この様なタルクと炭酸カルシウムを低い周速で混合
した混合フィラーを充てんしたポリオレフィン系のＢ−
ＰＰ衝撃強度は22〜24ＫＪ・ｍ−２とタルクと炭酸カル
シウムの中間の値となり、特に顕著な改質はなかった。
と大きく関係しており、１μm以下のサブミクロンフィ
ラーでこの様な効果が著しいことは、良く知られてい
る。上記の炭酸カルシウムは1.2μmでサブミクロンサイ
ズでないため、衝撃強度の大きな改善が認められていな
い。しかし、タルクなどの板状フィラーのようにアスペ
クト比の高いフィラーでは、フィラーの先端部分が応力
集中点となり衝撃強度が大きく低下することが知られて
いる。今回のタルクは平均粒子径が3.2μmと市販されて
いる材料の中で最も細かいフィラーであるため、その衝
撃強度は21ＫＪ・ｍ−２と比較的衝撃強度の低下はな
い。この様なタルクと炭酸カルシウムを低い周速で混合
した混合フィラーを充てんしたポリオレフィン系のＢ−
ＰＰ衝撃強度は22〜24ＫＪ・ｍ−２とタルクと炭酸カル
シウムの中間の値となり、特に顕著な改質はなかった。
【００１６】表１の結果は周速15m/sの低周速条件での
データである。ところが、本発明の高周速条件の25m/s
では、炭酸カルシウムとタルクの混合比による影響が大
きくあらわれる。このような高周速条件で調製した１/
１複合フィラーを充てんしたＰＰ複合材料の力学特性
を、比較のために上記表１記載の低周速で調製した試料
の結果とともに表２に示した。
データである。ところが、本発明の高周速条件の25m/s
では、炭酸カルシウムとタルクの混合比による影響が大
きくあらわれる。このような高周速条件で調製した１/
１複合フィラーを充てんしたＰＰ複合材料の力学特性
を、比較のために上記表１記載の低周速で調製した試料
の結果とともに表２に示した。
【００１７】
【表２】
【００１８】マトリックスがＨ−ＰＰの系では、降伏強
度、弾性率はほぼ同じである。ところが、伸び及び衝撃
強度は高周速条件の複合フィラーの方が低周速条件の混
合フィラーより優れていた。Ｂ−ＰＰ系ではＨ−ＰＰ系
より複合フィラーの効果が更に明瞭で、衝撃強度は炭酸
カルシウム充てん試料やマトリックスポリマーより高い
値を示し、複合フィラー充てん効果が明確に認められ
た。これは、図１〜３のＳＥＭ写真にみられるように、
高周速度でフィラー同士の衝突により、タルクの凝集塊
やサブミクロン粒子径の炭酸カルシウムが邂逅され、微
粒子タルクと炭酸カルシウムがマトリックス中に均一に
分散されて、これら微粒子が衝撃時の応力分散点として
作用したためである。
度、弾性率はほぼ同じである。ところが、伸び及び衝撃
強度は高周速条件の複合フィラーの方が低周速条件の混
合フィラーより優れていた。Ｂ−ＰＰ系ではＨ−ＰＰ系
より複合フィラーの効果が更に明瞭で、衝撃強度は炭酸
カルシウム充てん試料やマトリックスポリマーより高い
値を示し、複合フィラー充てん効果が明確に認められ
た。これは、図１〜３のＳＥＭ写真にみられるように、
高周速度でフィラー同士の衝突により、タルクの凝集塊
やサブミクロン粒子径の炭酸カルシウムが邂逅され、微
粒子タルクと炭酸カルシウムがマトリックス中に均一に
分散されて、これら微粒子が衝撃時の応力分散点として
作用したためである。
【００１９】表３は複合フィラー及び混合フィラーの成
分組成比と強度との関係をまとめたもので、その結果を
図４に示す。表３及び図４から明らかなように、曲げ弾
性率はほとんど両フィラーの間に有意差はみられない
が、アイゾット衝撃強度の曲線に両者間に顕著な差がみ
られ、炭酸カルシウムとタルクのブレンドによって高周
速の複合フィラーは上に凸の著しい向上がみられるのに
対し、低周速ではやや負に働く下に凸な特性を示した。
すなわち、複合フィラー系はこれまでの常識を完全に覆
し、少量のタルクを配合することにより複合材料の衝撃
強度は大きく向上し、今回使用した炭酸カルシウム及び
タルク単独では実現しなかった樹脂自体の衝撃強度より
もはるかに優れた値となり、炭酸カルシウム/タルク＝
１/３のようなタルクを多く配合した系でも樹脂本来の
衝撃強度と同じ値を示している。このような力学特性値
は高い剛性と耐衝撃性の両者が必要とされる構造材料に
使用されるプラスチック製品としては理想的なものであ
る。複合フィラーは剛性を向上させるタルクと衝撃強度
を向上させる炭酸カルシウムそれぞれのフィラーの能力
を十分に引き出し、増幅させる効果がある。
分組成比と強度との関係をまとめたもので、その結果を
図４に示す。表３及び図４から明らかなように、曲げ弾
性率はほとんど両フィラーの間に有意差はみられない
が、アイゾット衝撃強度の曲線に両者間に顕著な差がみ
られ、炭酸カルシウムとタルクのブレンドによって高周
速の複合フィラーは上に凸の著しい向上がみられるのに
対し、低周速ではやや負に働く下に凸な特性を示した。
すなわち、複合フィラー系はこれまでの常識を完全に覆
し、少量のタルクを配合することにより複合材料の衝撃
強度は大きく向上し、今回使用した炭酸カルシウム及び
タルク単独では実現しなかった樹脂自体の衝撃強度より
もはるかに優れた値となり、炭酸カルシウム/タルク＝
１/３のようなタルクを多く配合した系でも樹脂本来の
衝撃強度と同じ値を示している。このような力学特性値
は高い剛性と耐衝撃性の両者が必要とされる構造材料に
使用されるプラスチック製品としては理想的なものであ
る。複合フィラーは剛性を向上させるタルクと衝撃強度
を向上させる炭酸カルシウムそれぞれのフィラーの能力
を十分に引き出し、増幅させる効果がある。
【００２０】
【表３】
【００２１】以下に図４の結果をさらに支持するデータ
を示す。図５，６は炭酸カルシウム/タルク配合比１/
３，１/１，３/１の複合及び混合フィラーのＰＰへの充
填量（重量％）と複合材料の衝撃強度及び弾性率の関係
を示している。複合ＰＰ材料の弾性率はいずれのフィラ
ーにおいてもフィラー充填量増加とともに増加し、その
変化率はタルクの配合比に依存し、タルク配合比の大き
いものが高い弾性率を示した。しかし、衝撃強度は複合
系と混合系では挙動が大きく異なっていた。混合系では
タルク単独の系と同様の傾向を示し、タルク充填による
複合ＰＰ材料衝撃強度低下の影響を強く受けていた。複
合フィラー系ではフィラー充填に伴い複合材料の衝撃強
度は低下したが混合系よりもはるかに優れた衝撃強度を
示した。タルクの配合比を増加させても炭酸カルシウム
単独よりも優れた衝撃強度を示し、これまでの常識を覆
すものである。
を示す。図５，６は炭酸カルシウム/タルク配合比１/
３，１/１，３/１の複合及び混合フィラーのＰＰへの充
填量（重量％）と複合材料の衝撃強度及び弾性率の関係
を示している。複合ＰＰ材料の弾性率はいずれのフィラ
ーにおいてもフィラー充填量増加とともに増加し、その
変化率はタルクの配合比に依存し、タルク配合比の大き
いものが高い弾性率を示した。しかし、衝撃強度は複合
系と混合系では挙動が大きく異なっていた。混合系では
タルク単独の系と同様の傾向を示し、タルク充填による
複合ＰＰ材料衝撃強度低下の影響を強く受けていた。複
合フィラー系ではフィラー充填に伴い複合材料の衝撃強
度は低下したが混合系よりもはるかに優れた衝撃強度を
示した。タルクの配合比を増加させても炭酸カルシウム
単独よりも優れた衝撃強度を示し、これまでの常識を覆
すものである。
【００２２】図７，８は各種フィラー充填量（10〜40
％）における炭酸カルシウム/タルク配合比と複合ＰＰ
材料の弾性率及び衝撃強度の関係を示している。複合Ｐ
Ｐ材料の弾性率はこれまでのデータと同様複合フィラー
と混合フィラーによる明確な差異が認められず、いずれ
のフィラー充填量においてもタルク配合比増加とともに
複合ＰＰ材料の弾性率は増加した。複合フィラーと混合
フィラーにおける衝撃強度はタルク充填に伴い低下する
が、それぞれの系で衝撃強度の絶対値及び変化率は大き
く異なっていた。すなわち、複合系は少量のフィラー添
加で優れた衝撃強度を示し、複合40％と混合20％がほぼ
同様の衝撃値であり、複合系の方が弾性率と衝撃強度の
バランスを設計する上で大きな幅広い配合条件で設計で
きることになる。
％）における炭酸カルシウム/タルク配合比と複合ＰＰ
材料の弾性率及び衝撃強度の関係を示している。複合Ｐ
Ｐ材料の弾性率はこれまでのデータと同様複合フィラー
と混合フィラーによる明確な差異が認められず、いずれ
のフィラー充填量においてもタルク配合比増加とともに
複合ＰＰ材料の弾性率は増加した。複合フィラーと混合
フィラーにおける衝撃強度はタルク充填に伴い低下する
が、それぞれの系で衝撃強度の絶対値及び変化率は大き
く異なっていた。すなわち、複合系は少量のフィラー添
加で優れた衝撃強度を示し、複合40％と混合20％がほぼ
同様の衝撃値であり、複合系の方が弾性率と衝撃強度の
バランスを設計する上で大きな幅広い配合条件で設計で
きることになる。
【００２３】次にポリアミド（ナイロン６）のデータを
表４に示す。この表から明らかなように、ポリアミドに
対してもポリオレフィンと同様にフィラーの添加によっ
て、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度共に向上するが、
その程度は混合フィラーよりも本発明の複合フィラーが
優れていることが明瞭にあらわれている。
表４に示す。この表から明らかなように、ポリアミドに
対してもポリオレフィンと同様にフィラーの添加によっ
て、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度共に向上するが、
その程度は混合フィラーよりも本発明の複合フィラーが
優れていることが明瞭にあらわれている。
【００２４】
【表４】
【００２５】
【発明の効果】以上の結果から明らかなように、形状の
異なるフィラーを混合して、高速撹拌することにより弾
性率と耐衝撃性のバランスのとれた合成樹脂複合材料を
得ることができ、フィラー混合による複合（ハイブリッ
ド）効果が得られる。このように本発明は、複合高分子
材料の力学特性を複合フィラーでバランスをとり、それ
を低コストで製造することを可能にしたのである。
異なるフィラーを混合して、高速撹拌することにより弾
性率と耐衝撃性のバランスのとれた合成樹脂複合材料を
得ることができ、フィラー混合による複合（ハイブリッ
ド）効果が得られる。このように本発明は、複合高分子
材料の力学特性を複合フィラーでバランスをとり、それ
を低コストで製造することを可能にしたのである。
【図１】本発明の炭酸カルシウム/タルク=３/１複合フ
ィラーのＳＥＭ写真である。
ィラーのＳＥＭ写真である。
【図２】本発明の炭酸カルシウム/タルク=１/１複合フ
ィラーのＳＥＭ写真である。
ィラーのＳＥＭ写真である。
【図３】比較例の炭酸カルシウム/タルク=１/１混合フ
ィラーのＳＥＭ写真である。
ィラーのＳＥＭ写真である。
【図４】複合フィラーと混合フィラーの炭酸カルシウム
/タルク混合比と充てんＰＰの弾性率と衝撃強度との関
係を示すグラフである。
/タルク混合比と充てんＰＰの弾性率と衝撃強度との関
係を示すグラフである。
【図５】炭酸カルシウム/タルク配合比１/３，１/１，
３/１の複合及び混合フィラーのＰＰへの充填量（重量
％）と複合ＰＰ材料の衝撃強度の関係を示すグラフであ
る。
３/１の複合及び混合フィラーのＰＰへの充填量（重量
％）と複合ＰＰ材料の衝撃強度の関係を示すグラフであ
る。
【図６】炭酸カルシウム/タルク配合比１/３，１/１，
３/１の複合及び混合フィラーのＰＰへの充填量（重量
％）と複合ＰＰ材料の弾性率の関係を示すグラフであ
る。
３/１の複合及び混合フィラーのＰＰへの充填量（重量
％）と複合ＰＰ材料の弾性率の関係を示すグラフであ
る。
【図７】各種フィラー充填量（10〜40％）における炭酸
カルシウム/タルク配合比と複合ＰＰ材料の衝撃強度の
関係を示すグラフである。
カルシウム/タルク配合比と複合ＰＰ材料の衝撃強度の
関係を示すグラフである。
【図８】各種フィラー充填量（10〜40％）における炭酸
カルシウム/タルク配合比と複合ＰＰ材料の弾性率の関
係を示すグラフである。
カルシウム/タルク配合比と複合ＰＰ材料の弾性率の関
係を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 小林 淳 岡山県新見市高尾2484番地の24 三共精粉 株式会社内 (72)発明者 平尾 裕之 岡山県倉敷市水島東常盤町５−２ (72)発明者 酒木 大助 岡山県新見市高尾2484番地の24 三共精粉 株式会社内 (72)発明者 川口 亮 岡山県岡山市花尻ききょう町13−103 Ｎ ＥＷアイフルＡ201 (72)発明者 福武 和正 岡山県倉敷市玉島乙島7285−９ (72)発明者 日笠 茂樹 岡山県岡山市津高台１丁目2005番地の３ (72)発明者 三橋 いづみ 岡山県新見市高尾2484番地の24 三共精粉 株式会社内 Ｆターム(参考） 4J002 AA001 BB121 BP021 CF061 CL011 DE236 DJ036 DJ046 DJ056 FA016 FB006 FD016
Claims (4)
- 【請求項１】 複数種の無機フィラーを乾式で高速撹拌
によって均一に混合粉砕してなる合成樹脂成形物用複合
フィラー。 - 【請求項２】 複数種の無機フィラーが、炭酸カルシウ
ムと、タルク、マイカ、クレー等の板状フィラーの１種
又は２種以上の混合物である請求項１記載の合成樹脂成
形物用複合フィラー。 - 【請求項３】 炭酸カルシウムの平均粒子径が0.05〜５
μm、板状フィラーの平均粒子径が0.5〜10μm以下であ
る請求項２記載の合成樹脂成形物用複合フィラー。 - 【請求項４】 高速撹拌は、回転羽根の周速が20m/s以
上で混合粉砕する請求項１記載の合成樹脂成形物用複合
フィラー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000274033A JP2002080631A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 合成樹脂成形物用複合フィラー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000274033A JP2002080631A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 合成樹脂成形物用複合フィラー |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002080631A true JP2002080631A (ja) | 2002-03-19 |
Family
ID=18759867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000274033A Pending JP2002080631A (ja) | 2000-09-08 | 2000-09-08 | 合成樹脂成形物用複合フィラー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002080631A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008189744A (ja) * | 2007-02-02 | 2008-08-21 | Ps Japan Corp | 無機フィラー強化スチレン系樹脂組成物 |
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| WO2020195429A1 (ja) | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 株式会社Ｔｂｍ | 無機物質粉末配合熱可塑性樹脂組成物および成形品 |
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-
2000
- 2000-09-08 JP JP2000274033A patent/JP2002080631A/ja active Pending
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