JP2004244546A - プラスチック組成物とそれを用いた成型物及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】無機フィラーを高体積率で配合したプラスチック組成物の成型加工性を飛躍的に向上させ、従来不可能であった特性（例えば高比重、小型等）を備えたプラスチック成型物を実現する。
【解決手段】プラスチック組成物に、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーとを含める。
【選択図】 なし
【解決手段】プラスチック組成物に、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーとを含める。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、無機フィラーを含むプラスチック組成物に関し、より詳しくは無機フィラーが高比率で配合されたプラスチック組成物の成型加工性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック材料は金属材料に比べ生産性、成型性に優れるため、各種の機械部材や電気製品に広く利用されている。
【０００３】
しかし、プラスチック単独では、軽量過ぎるために利用用途が限られる（慣性体等には用いることが出来ない）とともに、見た目の質量感が低い。このため、プラスチックに無機フィラー（鉄、硫酸バリウム、ガラス繊維等）を配合することにより、比重や質量感を改質したプラスチック成型物が開発されている。
【０００４】
このうち、プラスチックに高比重の金属粉末（例えば比重１９．３のタングステンなど）を添加した高比重プラスチック成型物は、鉛（比重１１．３）など環境に対する負荷や人体への悪影響の大きい金属からなる成型加工物の代替品として利用できる。例をあげると、フライホイールなどの慣性体やカウンターバランサー等への利用が期待されている（例えば特許文献１、２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２６５７９３号公報（第２頁−第４頁）
【特許文献２】
特開２０００−３３６２８０号公報（第２頁−第４頁）
【０００６】
しかしながら、プラスチック成型物の高比重をより高めるためには、比重の大きい金属粉末を選択し、且つこれを極度に大量に配合する必要がある。しかし、金属粉末の配合比率を増加させると、プラスチック組成物の溶融加工時の粘度（以下、溶融粘度という）が高くなり、溶融したプラスチック組成物の均一な混練が困難になってプラスチック組成物の品質が低下するとともに、射出成型に際して所謂ショートショットが発生するようになる。ショートショットが発生すると、溶融したプラスチック組成物が円滑に金型に充填されないため、成型そのものが困難になる。
【０００７】
他方、溶融加工時の温度を高めプラスチック組成物の溶融粘度を低下させると、ある程度ショートショット等の発生を防止することができるが、溶融加工時の温度を高めると樹脂成分の熱分解が促進されるため、プラスチック組成物の品質の低下を招く。また、温度を高めることによる溶融粘度の低下には限界があるため、十分に無機フィラーの配合比率を高めることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであって、無機フィラーの配合比率が高い場合であっても、樹脂成分の熱分解を引き起こす高温に加熱することなく、溶融したプラスチック組成物の均一な溶融混練を円滑に為し得、かつ射出成型に際してショートショットが発生しないプラスチック組成物を提供することを目的とする。また、このようなプラスチック組成物を用いて所望の特性を具備させた小型のプラスチック成型物を生産性よく製造することのできる方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含むプラスチック組成物であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成のプラスチック組成物は、溶融時に当該プラスチック組成物に剪断力が加えられた場合にのみ発現する流動性を備えている。この流動性は、溶融状態のプラスチック組成物に剪断力が加えられると、組成物中に配合された液晶ポリマーが、第一の樹脂成分及び無機フィラーとの界面でずり応力を低下させる作用によるものと考えられる。液晶ポリマーのこのような作用によって、無機フィラーの配合に起因する組成物の溶融粘度の上昇を緩和するように機能する。よって、無機フィラーを高濃度に配合した場合であっても、円滑に溶融混練を行うことができ、その結果として高濃度に無機フィラーが配合された均一組成のプラスチック組成物が実現する。
【００１１】
また、このようなプラスチック組成物であると、多量の熱量を加えなくとも、剪断力が加えられることにより、低粘度の溶融物となるので、射出成型に際してショートショットを生じることがない。したがって、上記構成であると、所望の特性を備えたプラスチック成型物を生産性よく製造することができることになる。
【００１２】
ここで、液晶ポリマーは上記のようにプラスチック組成物の溶融粘度を低下させるように作用するが、第一の樹脂成分を配合しないで、プラスチック組成物中の樹脂成分を液晶ポリマーのみとした場合には、上記のような作用効果を十分に発揮させることはできない。なぜなら、液晶ポリマー自体は柔軟性が低く、分子の屈曲性が極めて低いため、無機フィラーとの相性（混練性）が良くないからである。しかし、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と液晶ポリマーを組み合わせて用いると、両成分が協働し合い混練性を向上させるので、無機フィラーの配合比率を高めることができ、これにより所望の特性を備えた良質のプラスチック成型物を実現することができる。
【００１３】
上記構成において、前記液晶ポリマーの含有量を、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーとの合計質量に対して０．５〜３６質量％とすることができる。
【００１４】
液晶ポリマーの含有量が０．５質量％未満であると、液晶ポリマーの含有量が少なすぎるため、十分にプラスチック組成物の流動性を高めることができない。他方、液晶ポリマーの含有量が３６質量％より多いと、組成物が軟化し十分な品質のプラスチック組成物が得られなくなる。この原因は明確ではないが、液晶ポリマーの含有量が３６質量％を超えると、溶融混練時に液晶ポリマーと第一の樹脂成分とが反応し分解するようになるためではないかと考えられる。
【００１５】
以上から、液晶ポリマーの含有量を０．５〜３６質量％の範囲に規制するのが好ましく、より好ましくは５〜３０質量％以下に規制するのがよい。
【００１６】
また、上記構成において、前記無機フィラー含有量を、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーと無機フィラーとの合計体積を１００としたとき、４０〜８０体積％とすることができる。
【００１７】
液晶ポリマーが配合されていないプラスチック組成物においては、前記無機フィラー含有量が４０体積％以上となると、全樹脂成分体積に対する無機フィラー成分の占める体積が過大となり、円滑な溶融混練が困難となるために良質な成型物が得られない。これに対し、本発明によると、液晶ポリマーがプラスチック組成物の混練性（好適に混合できる性質）を向上させるので、無機フィラー含有量が４０体積％以上であっても良質な成型物が得られる。しかし、液晶ポリマーが配合されていても、無機フィラー含有量が８０体積％を超えて過大となると、液晶ポリマーによる溶融粘度を下げる効果が十分に得られず、プラスチック組成物の成型が困難となる。このため、無機フィラーの体積％は、４０〜８０体積％の範囲に規制するのが好ましい。なお、体積％は、２３℃における密度を基準として算出した値である。
【００１８】
プラスチック成型物に関する本発明は、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含み、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーと前記無機フィラーとを合計した体積を１００としたとき、前記無機フィラーの含有量が２３℃において４０〜８０体積％である成型物であって、成型物の厚みが３ｍｍ以下に規制されたものであることを特徴とする。
【００１９】
一般に、厚みが薄い成型加工物を作製するには、その原材料としてのプラスチック組成物に、より高い成分均一性と金型への良好な充填性（溶融状態における高い流動性）が要求される。成分均一性が悪いプラスチック組成物であると、所定の性能を実現しない成型物が得られることになり、充填性の悪いプラスチック組成物（混練物）であると、所定の形状が得られないからである。既に説明したように、従来技術にかかるプラスチック組成物に無機フィラーを多量に配合すると、成分相互の滑りが悪くなるため溶融粘度が著しく上昇する。よって、円滑な混練が困難となるとともに、ショートショットの発生により金型への充填が困難となる。このため、従来技術によっては、無機フィラー含有量が４０〜８０体積％であり、厚みが３ｍｍ以下である薄い成型物を得ることが実質的にできなかった。
【００２０】
これに対し、本発明によると、液晶ポリマーが、組成物に剪断力が加わると溶融粘度の上昇を緩和するように機能する。このため、溶融粘度を上昇させる原因となる溶融流動性のない無機フィラーが高体積率で配合された場合であっても、良好な混練性や充填性が維持される。したがって、本発明によると、従来不可能であった３ｍｍ以下の成型物を容易に作製することができる。ここで、液晶ポリマーのこのような作用効果は、無機フィラー含有量が５０体積％以上において、より強く発揮され、６５体積％以上において一層顕著に発揮される。
【００２１】
プラスチック成型物の製造方法に関する本発明は、ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含む混合物を、剪断力を生じさせることのできる混練り機構を備えた射出成型機を用いて混練し、直接射出成型する工程を備えることを特徴とする。
【００２２】
この製造方法によると、剪断力が加えられることにより、液晶ポリマーの流動性が増して組成物全体の溶融粘度が低下するので、混練が円滑に行われ均一な組成の混練物が得られる。そして、この混練物はショートショットを生じないので、射出成型物により良質な成型物を生産性よく製造することができる。
【００２３】
【実施例】
本発明の内容を実施例を用いて、以下に詳細に説明する。
【００２４】
（実施例１−１）
亜鉛粉末（本荘化学製Ｆ−５００、平均粒径７．０μｍ、比重７．１２）１００質量部（１４．０４体積部）にチタネート系カップリング剤（味の素製：ＫＲ４４）０．５質量部とイソプロピルアルコール３質量部とを加え、スーパーミキサー（カワタ製ＳＭＶ−２０）で１００℃、８００ｒｐｍの条件で二時間加熱処理した。
【００２５】
加熱処理後の亜鉛粉末に、ガラス繊維（日東紡製、比重２．５４）８質量部（３．１５体積部）と、ナイロン６粉末（宇部興産製Ｐ１０１１Ｆ、比重１．１４）１７質量部（１４．９１体積部）と、液晶ポリマー（ユニチカ製ＬＣ５０００、比重１．４１）２質量部（１．４２体積部）と、を混合し、図１に示すような、スクリューとシリンダー内壁との間にずり剪断が生じるような混練り機構を備えたスクリューインライン式の射出成形機（加熱筒温度２６０℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃ）を用いて、幅１３×長さ１２５×厚み３．０ｍｍの実施例１−１に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．６であった。
【００２６】
なお、体積部およびテストピースの比重は、２３℃基準の値である（以下同様）。
【００２７】
（実施例１−２）
亜鉛粉末の添加量を９０質量部（１２．６４体積部）としたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例１−２に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．５であった。
【００２８】
（実施例１−３）
亜鉛粉末の添加量を１１０質量部（１５．４５体積部）としたこと以外は上記実施例１−１と同様にして、実施例１−３に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．７であった。
【００２９】
（比較例１−１）
液晶ポリマーを用いず、ナイロン６の添加量を１９質量部（１６．６７体積部）とし、射出条件を加熱筒温度２８５℃、射出圧力１８５０ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１８０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、比較例１−１に係る比較テストピースを射出成型したが、射出成型の途中で樹脂が金型内に入っていかず（ショートショット）、テストピースは得られなかった。
【００３０】
（比較例１−２）
亜鉛粉末の添加量を９０質量部、射出条件を加熱筒温度２６０℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、比較例１−２に係る比較テストピースを作製した。このテストピースの比重は３．５であった。
【００３１】
（比較例１−３）
亜鉛粉末の添加量を１１０質量部としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、比較例１−３に係る比較テストピースを射出成型したが、射出成型器の途中で樹脂が止まり（ショートショット）、テストピースは得られなかった。
【００３２】
以上で作製したテストピースの成型結果を下記表１に示す。評価方法としては、肉眼観察により良好なテストピースが作製できたものを◎、やや良好なテストピースが作製できたものを○、ショートショット（プラスチック組成物が金型内全部に入らず、途中で止まって成型不可となったもの）が発生し実質的にテストピースが得られなかったものを×とした。
【００３３】
【表１】
【００３４】
上記表１から判るように、液晶ポリマーを含む実施例１−１〜１−２については、良好なテストピースが得られ、実施例１−３については、概ね良好なテストピースが得られた。他方、液晶ポリマーを含まない比較例１−１〜１−３は、実施例１−１〜１−３に比べて成型性が悪く、特に比較例１−１、１−３においてはショートショットが発生し、テストピースを得ることができなかった。
【００３５】
このことは、以下の理由による。比較例１−１〜１−３は、液晶ポリマーが配合されていないので、溶融混練時における粘度が極めて大きくなり流動性が悪化を招き、均一混合不足となるとともに、射出成型時にショートショットが発生して、混練物（溶融状態のプラスチック組成物）が成型金型内に適正に充填されなくなる。このため、比較例１−１、１−３ではテストピース自体を作製することができなかった。また、他のものに比較し、無機フィラー配合量が少ない比較例１−２では、一応テストピースを作製することができたものの、無機フィラー配合量が同一の実施例１−２と比べると格段に成型加工性が悪くなる。
【００３６】
これに対し、実施例１−１〜１−３においては、溶融混練時に混練物に剪断力が加わると、液晶ポリマーの流動性が向上するので、組成物全体としての見かけ上の溶融粘度が低下する。その結果、プラスチック組成物の流動性が良くなり、溶融混練時に均一混合されるとともに、ショートショットが発生しなくなるので、射出成型により良好なテストピースが得られる。
【００３７】
次に、第一の樹脂成分と液晶ポリマー（ＬＣＰ）との混合比と、成型の可否との関係を明らかにする。
【００３８】
（実施例２−１）
ナイロン６の添加量を１５質量部（１３．１６体積部）、液晶ポリマーの添加量を４質量部（２．８４体積部）としたこと以外は、上記実施例１−３と同様にして、実施例２−２に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．７であった。
【００３９】
（実施例２−２）
ナイロン６の添加量を１２質量部（１０．５３体積部）、液晶ポリマーの添加量を７質量部（４．９６体積部）としたこと以外は、上記実施例１−３と同様にして、実施例２−３に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．７であった。
【００４０】
以上で作製したテストピースの成型結果を下記表２に示す。評価方法は前記と同様であるが、プラスチック成型品が軟化していたものを△と評価した。
【００４１】
【表２】
【００４２】
上記表２から、実施例１−３、２−１、２−２の全てにおいてテストピースを作製することができたものの、第一の樹脂成分と液晶ポリマーとの合計質量に対する液晶ポリマーの配合量が３６．８４質量％である実施例２−２においては樹脂が柔らかくなってしまい、テストピースの品質が低下していることがわかる。
【００４３】
このことは、第一の樹脂成分と液晶ポリマーとの合計質量に対する液晶ポリマーの配合量が過大であるため、第一の樹脂成分と液晶ポリマーとが反応して分解したことによると考えられる。
【００４４】
次に、テストピースの厚みと、成型の可否との関係を明らかにする。
【００４５】
（実施例３−１）
テストピースの厚みを２ｍｍとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例３−１に係る本発明テストピースを射出成型した。
【００４６】
（実施例３−２）
テストピースの厚みを１．０ｍｍとし、射出速度１７０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例３−２に係る本発明テストピースを射出成型した。
【００４７】
（実施例３−３）
テストピースの厚みを０．７ｍｍ、射出速度１８０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例３−３に係る本発明テストピースを射出成型した。
【００４８】
（比較例３−１）
テストピースの厚みを２ｍｍとし、射出圧力１９５０ｋｇ／ｃｍ２としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、比較例３−１に係る比較テストピースの射出成型を試みた。しかし、射出成型の途中で樹脂が金型内に入っていかず（ショートショット）、テストピースは得られなかった。
【００４９】
以上で作製したテストピースの成型結果を下記表３に示す。評価方法は前記と同様である。
【００５０】
【表３】
【００５１】
上記表３から、液晶ポリマーを配合している実施例１−１、３−１〜３−３においては０．７ｍｍ〜３．０ｍｍの厚みの組成物が得られたのに対し、液晶ポリマーを配合していない比較例１−１、３−１においては３ｍｍ以下の厚みのテストピースは得られなかった。
【００５２】
このことは、次のように考えられる。比較例１−１、３−１では、配合されている無機フィラー（亜鉛＋ガラス繊維）の量が過大であるため、樹脂成分を溶融温度に加熱した場合、その溶融粘度が極めて大きくなり、射出成型する時に混練物が成型金型に入っていきにくくなる。このため、比較例１−１、３−１においてはショートショットが発生したと考えられる。
【００５３】
他方、実施例１−１、３−１〜３−３においては、樹脂成分中に液晶ポリマーが配合されているが、この液晶ポリマーは溶融混練時に剪断力が加わると流動性が向上するので、混練物全体としての流動性が向上して、見かけ上の溶融粘度が低下する。このため、実施例１−１、３−１〜３−３においてはショートショットが発生せず、良好なテストピースが得られたと考えられる。
【００５４】
次に、無機フィラーの平均粒径と、成型の可否との関係を明らかにする。
【００５５】
（実施例４−１）
亜鉛粉末の代わりにタングステン粉末（日本新金属製ＷＴ、平均粒径４．０μｍ、比重１９．３）を用い、ナイロン６の添加量を６．２質量部（５．４４体積部）、液晶ポリマーの添加量を０．５質量部（０．３５体積部）としたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例４−１にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は９．１であった。
【００５６】
（実施例４−２）
平均粒径が１８μｍであるタングステン粉末（日本新金属製ＷＬ）を用いたこと以外は、上記実施例４−１と同様にして、実施例４−２にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は９．１であった。
【００５７】
（実施例４−３）
亜鉛粉末の代わりに鉄粉末（川崎製鉄製ＫＩＰ３００Ａ、平均粒径７０μｍ、比重７．８６）を用い、ガラス繊維の添加量を１２質量部（４．７２体積部）、ナイロン６の添加量を９質量部（７．８９体積部）、射出圧力１４００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例４−３にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．３であった。
【００５８】
（実施例４−４）
鉄粉末の添加量を９０質量部（１１．４５体積部）としたこと以外は、上記実施例４−３と同様にして、実施例４−４にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．２であった。
【００５９】
（実施例４−５）
鉄粉末の添加量を１１０質量部（１３．９９体積部）とし、射出圧力１５００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１１０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−３と同様にして、実施例４−５にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．４であった。
【００６０】
（実施例４−６）
鉄粉末の添加量を１１５質量部（１４．６３体積部）とし、射出条件を加熱筒温度２８０℃、射出圧力１７００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−３と同様にして、実施例４−６にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．５であった。
【００６１】
（実施例４−７）
亜鉛粉末の代わりにステンレススチール粉末（大同製鋼製４１０Ｌ、平均粒径１００μｍ、比重７．８０）を用い、ガラス繊維の添加量を１２質量部（４．７２体積部）、ナイロン６の添加量を９質量部（７．８９体積部）、射出速度１２０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例４−７にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．３であった。
【００６２】
（実施例４−８）
ステンレススチール粉末の添加量を９０質量部（１１．５４体積部）とし、射出圧力１４００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−７と同様にして、実施例４−８にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．２であった。
【００６３】
（実施例４−９）
ステンレススチール粉末の添加量を１１０質量部（１４．１０体積部）とし、射出速度１３０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−７と同様にして、実施例４−９にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．４であった。
【００６４】
（実施例４−１０）
ステンレススチール粉末の添加量を１１５質量部（１４．７４体積部）とし、加熱筒温度２８０℃、射出速度１８０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−７と同様にして、実施例４−１０にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．５であった。
【００６５】
以上で、作製したテストピースの成型結果を下記表４に示す。評価方法は前記と同様である。
【００６６】
【表４】
【００６７】
上記表４から、平均粒径が大きい（７０〜１００μｍ）無機フィラーを用いた実施例４−３〜４−１０は、平均粒径が小さい（４〜１８μｍ）無機フィラーを用いた実施例１−１、４−１、４−２と比較して、無機フィラーの配合比率〔無機フィラー体積／（無機フィラー体積＋全樹脂成分体積）〕を大きくすることができることがわかる。
【００６８】
このことは、次のように考えられる。平均粒径の大きい無機フィラーは単位体積あたりの表面積が小さいので、平均粒径の大きい無機フィラーを用いた場合は、平均粒径の小さい無機フィラーを用いた場合に比較して溶融粘度の上昇率が小さい。したがって、溶融粘度の面から平均粒径の大きい無機フィラーを用いるのが有利であり、平均粒径の大きい無機フィラーを用いると、プラスチック組成物の無機フィラー配合比率を高くすることができる。
【００６９】
しかしながら、平均粒径が大きいと、溶融混練中に無機フィラーと樹脂とが分離し易くなり、溶融粘度が高い組成物ほどこの傾向が顕著となる。したがって、液晶ポリマーを含まない従来技術においては、所望の配合比率の成型物が得られず、また成型物の表面の平滑性が失われ見栄えが悪くなるといった問題が発生する。これに対し、本発明によると、混練時に加わる剪断力により液晶ポリマーの流動性が高まり、これにより各成分が円滑に混合されるようになるので、樹脂成分と無機フィラーとの分離が生じない。よって、平均粒径の大きい無機フィラーを配合しても、良好なプラスチック成型物が得られる。
【００７０】
尚、本明細書でいう「プラスチック組成物」とは、形状概念を捨像した、特定の組成を有する組成物そのものを意味している。また、本明細書でいう「プラスチック成型物」とは、所定の形状を有するものを意味し、例えばプラスチック成型品の一般的材料形態であるペレットも特定の形状を有する限りプラスチック成型物の概念に含まれる。
【００７１】
また、本発明で使用できる液晶ポリマーの例としては、その構造中メソーゲン基等の液晶形成能を有する基を含む芳香族ポリエステルが挙げられ、例えば、住友化学社製のエコノール、ポリプラスチックス社製のベクトラ、日本石油化学社製のザイダー、ＢＡＳＦ社製のウルトラックス、ユニチカ社製ロッドラン、三菱化学社製ノバキュレート、グランモント社製グランラー（何れも商品名）など使用できる。ただし、これらに限定されることはない。また、異なる液晶ポリマーを二種以上混合したものを用いることもできる。
【００７２】
また、本発明の高比重プラスチック組成物に用いるプラスチックとしてはナイロン６、ナイロン６６が例示されるが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂のような汎用プラスチックや、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＳのようなエンジニアリングプラスチックも使用することができる。また、上述したプラスチック材料を混合したポリマーアロイであってもよい。また、熱安定剤、光安定剤、滑剤、可塑剤、消臭剤、着色剤、顔料、帯電防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。
【００７３】
また、無機フィラーとしては、タングステン、鉄、亜鉛、硫酸バリウム、ガラス繊維等、種々の化合物を用いることができ、これらの無機フィラーの混合物であってもよい。
【００７４】
また、上記実施例で用いたチタネート系カップリング剤の代わりにシラン系カップリング剤を用いることもできる。但し、プラスチックとの接着性を改善するカップリング剤は本発明の必須の構成要素ではない。
【００７５】
また、上記実施例では、プラスチック成型物の作製を射出成型法によったが、本発明プラスチック成型物の成型は射出成型法に限定されるものではない。加熱圧縮成型法、押出成型法、トランスファ成型法などの成型法を用いることもできる。
【発明の効果】
以上で説明したように液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と液晶ポリマーと無機フィラーとを含む本発明プラスチック組成物は、溶融時に剪断力が加わると、液晶ポリマーが組成物全体の流動性を向上させるので、溶融時における混練性、成分均一性がよい。したがって、このような本発明プラスチック組成物を用いると、従来技術に比べて大幅に無機フィラーの配合比率を高めた場合であっても良好な成分均一性および成型加工性が得られるので、無機フィラーの種類を選択しかつ必要に応じて無機フィラーの配合比率を高めること等により、所望の特性・形状（例えば高比重な薄型フライホイール等）を備えた良質のプラスチック成型物を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に用いる射出成型器の断面模式図である。
【産業上の利用分野】
本発明は、無機フィラーを含むプラスチック組成物に関し、より詳しくは無機フィラーが高比率で配合されたプラスチック組成物の成型加工性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック材料は金属材料に比べ生産性、成型性に優れるため、各種の機械部材や電気製品に広く利用されている。
【０００３】
しかし、プラスチック単独では、軽量過ぎるために利用用途が限られる（慣性体等には用いることが出来ない）とともに、見た目の質量感が低い。このため、プラスチックに無機フィラー（鉄、硫酸バリウム、ガラス繊維等）を配合することにより、比重や質量感を改質したプラスチック成型物が開発されている。
【０００４】
このうち、プラスチックに高比重の金属粉末（例えば比重１９．３のタングステンなど）を添加した高比重プラスチック成型物は、鉛（比重１１．３）など環境に対する負荷や人体への悪影響の大きい金属からなる成型加工物の代替品として利用できる。例をあげると、フライホイールなどの慣性体やカウンターバランサー等への利用が期待されている（例えば特許文献１、２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２６５７９３号公報（第２頁−第４頁）
【特許文献２】
特開２０００−３３６２８０号公報（第２頁−第４頁）
【０００６】
しかしながら、プラスチック成型物の高比重をより高めるためには、比重の大きい金属粉末を選択し、且つこれを極度に大量に配合する必要がある。しかし、金属粉末の配合比率を増加させると、プラスチック組成物の溶融加工時の粘度（以下、溶融粘度という）が高くなり、溶融したプラスチック組成物の均一な混練が困難になってプラスチック組成物の品質が低下するとともに、射出成型に際して所謂ショートショットが発生するようになる。ショートショットが発生すると、溶融したプラスチック組成物が円滑に金型に充填されないため、成型そのものが困難になる。
【０００７】
他方、溶融加工時の温度を高めプラスチック組成物の溶融粘度を低下させると、ある程度ショートショット等の発生を防止することができるが、溶融加工時の温度を高めると樹脂成分の熱分解が促進されるため、プラスチック組成物の品質の低下を招く。また、温度を高めることによる溶融粘度の低下には限界があるため、十分に無機フィラーの配合比率を高めることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであって、無機フィラーの配合比率が高い場合であっても、樹脂成分の熱分解を引き起こす高温に加熱することなく、溶融したプラスチック組成物の均一な溶融混練を円滑に為し得、かつ射出成型に際してショートショットが発生しないプラスチック組成物を提供することを目的とする。また、このようなプラスチック組成物を用いて所望の特性を具備させた小型のプラスチック成型物を生産性よく製造することのできる方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含むプラスチック組成物であることを特徴とする。
【００１０】
上記構成のプラスチック組成物は、溶融時に当該プラスチック組成物に剪断力が加えられた場合にのみ発現する流動性を備えている。この流動性は、溶融状態のプラスチック組成物に剪断力が加えられると、組成物中に配合された液晶ポリマーが、第一の樹脂成分及び無機フィラーとの界面でずり応力を低下させる作用によるものと考えられる。液晶ポリマーのこのような作用によって、無機フィラーの配合に起因する組成物の溶融粘度の上昇を緩和するように機能する。よって、無機フィラーを高濃度に配合した場合であっても、円滑に溶融混練を行うことができ、その結果として高濃度に無機フィラーが配合された均一組成のプラスチック組成物が実現する。
【００１１】
また、このようなプラスチック組成物であると、多量の熱量を加えなくとも、剪断力が加えられることにより、低粘度の溶融物となるので、射出成型に際してショートショットを生じることがない。したがって、上記構成であると、所望の特性を備えたプラスチック成型物を生産性よく製造することができることになる。
【００１２】
ここで、液晶ポリマーは上記のようにプラスチック組成物の溶融粘度を低下させるように作用するが、第一の樹脂成分を配合しないで、プラスチック組成物中の樹脂成分を液晶ポリマーのみとした場合には、上記のような作用効果を十分に発揮させることはできない。なぜなら、液晶ポリマー自体は柔軟性が低く、分子の屈曲性が極めて低いため、無機フィラーとの相性（混練性）が良くないからである。しかし、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と液晶ポリマーを組み合わせて用いると、両成分が協働し合い混練性を向上させるので、無機フィラーの配合比率を高めることができ、これにより所望の特性を備えた良質のプラスチック成型物を実現することができる。
【００１３】
上記構成において、前記液晶ポリマーの含有量を、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーとの合計質量に対して０．５〜３６質量％とすることができる。
【００１４】
液晶ポリマーの含有量が０．５質量％未満であると、液晶ポリマーの含有量が少なすぎるため、十分にプラスチック組成物の流動性を高めることができない。他方、液晶ポリマーの含有量が３６質量％より多いと、組成物が軟化し十分な品質のプラスチック組成物が得られなくなる。この原因は明確ではないが、液晶ポリマーの含有量が３６質量％を超えると、溶融混練時に液晶ポリマーと第一の樹脂成分とが反応し分解するようになるためではないかと考えられる。
【００１５】
以上から、液晶ポリマーの含有量を０．５〜３６質量％の範囲に規制するのが好ましく、より好ましくは５〜３０質量％以下に規制するのがよい。
【００１６】
また、上記構成において、前記無機フィラー含有量を、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーと無機フィラーとの合計体積を１００としたとき、４０〜８０体積％とすることができる。
【００１７】
液晶ポリマーが配合されていないプラスチック組成物においては、前記無機フィラー含有量が４０体積％以上となると、全樹脂成分体積に対する無機フィラー成分の占める体積が過大となり、円滑な溶融混練が困難となるために良質な成型物が得られない。これに対し、本発明によると、液晶ポリマーがプラスチック組成物の混練性（好適に混合できる性質）を向上させるので、無機フィラー含有量が４０体積％以上であっても良質な成型物が得られる。しかし、液晶ポリマーが配合されていても、無機フィラー含有量が８０体積％を超えて過大となると、液晶ポリマーによる溶融粘度を下げる効果が十分に得られず、プラスチック組成物の成型が困難となる。このため、無機フィラーの体積％は、４０〜８０体積％の範囲に規制するのが好ましい。なお、体積％は、２３℃における密度を基準として算出した値である。
【００１８】
プラスチック成型物に関する本発明は、液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含み、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーと前記無機フィラーとを合計した体積を１００としたとき、前記無機フィラーの含有量が２３℃において４０〜８０体積％である成型物であって、成型物の厚みが３ｍｍ以下に規制されたものであることを特徴とする。
【００１９】
一般に、厚みが薄い成型加工物を作製するには、その原材料としてのプラスチック組成物に、より高い成分均一性と金型への良好な充填性（溶融状態における高い流動性）が要求される。成分均一性が悪いプラスチック組成物であると、所定の性能を実現しない成型物が得られることになり、充填性の悪いプラスチック組成物（混練物）であると、所定の形状が得られないからである。既に説明したように、従来技術にかかるプラスチック組成物に無機フィラーを多量に配合すると、成分相互の滑りが悪くなるため溶融粘度が著しく上昇する。よって、円滑な混練が困難となるとともに、ショートショットの発生により金型への充填が困難となる。このため、従来技術によっては、無機フィラー含有量が４０〜８０体積％であり、厚みが３ｍｍ以下である薄い成型物を得ることが実質的にできなかった。
【００２０】
これに対し、本発明によると、液晶ポリマーが、組成物に剪断力が加わると溶融粘度の上昇を緩和するように機能する。このため、溶融粘度を上昇させる原因となる溶融流動性のない無機フィラーが高体積率で配合された場合であっても、良好な混練性や充填性が維持される。したがって、本発明によると、従来不可能であった３ｍｍ以下の成型物を容易に作製することができる。ここで、液晶ポリマーのこのような作用効果は、無機フィラー含有量が５０体積％以上において、より強く発揮され、６５体積％以上において一層顕著に発揮される。
【００２１】
プラスチック成型物の製造方法に関する本発明は、ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含む混合物を、剪断力を生じさせることのできる混練り機構を備えた射出成型機を用いて混練し、直接射出成型する工程を備えることを特徴とする。
【００２２】
この製造方法によると、剪断力が加えられることにより、液晶ポリマーの流動性が増して組成物全体の溶融粘度が低下するので、混練が円滑に行われ均一な組成の混練物が得られる。そして、この混練物はショートショットを生じないので、射出成型物により良質な成型物を生産性よく製造することができる。
【００２３】
【実施例】
本発明の内容を実施例を用いて、以下に詳細に説明する。
【００２４】
（実施例１−１）
亜鉛粉末（本荘化学製Ｆ−５００、平均粒径７．０μｍ、比重７．１２）１００質量部（１４．０４体積部）にチタネート系カップリング剤（味の素製：ＫＲ４４）０．５質量部とイソプロピルアルコール３質量部とを加え、スーパーミキサー（カワタ製ＳＭＶ−２０）で１００℃、８００ｒｐｍの条件で二時間加熱処理した。
【００２５】
加熱処理後の亜鉛粉末に、ガラス繊維（日東紡製、比重２．５４）８質量部（３．１５体積部）と、ナイロン６粉末（宇部興産製Ｐ１０１１Ｆ、比重１．１４）１７質量部（１４．９１体積部）と、液晶ポリマー（ユニチカ製ＬＣ５０００、比重１．４１）２質量部（１．４２体積部）と、を混合し、図１に示すような、スクリューとシリンダー内壁との間にずり剪断が生じるような混練り機構を備えたスクリューインライン式の射出成形機（加熱筒温度２６０℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃ）を用いて、幅１３×長さ１２５×厚み３．０ｍｍの実施例１−１に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．６であった。
【００２６】
なお、体積部およびテストピースの比重は、２３℃基準の値である（以下同様）。
【００２７】
（実施例１−２）
亜鉛粉末の添加量を９０質量部（１２．６４体積部）としたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例１−２に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．５であった。
【００２８】
（実施例１−３）
亜鉛粉末の添加量を１１０質量部（１５．４５体積部）としたこと以外は上記実施例１−１と同様にして、実施例１−３に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．７であった。
【００２９】
（比較例１−１）
液晶ポリマーを用いず、ナイロン６の添加量を１９質量部（１６．６７体積部）とし、射出条件を加熱筒温度２８５℃、射出圧力１８５０ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１８０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、比較例１−１に係る比較テストピースを射出成型したが、射出成型の途中で樹脂が金型内に入っていかず（ショートショット）、テストピースは得られなかった。
【００３０】
（比較例１−２）
亜鉛粉末の添加量を９０質量部、射出条件を加熱筒温度２６０℃、射出圧力１６００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、比較例１−２に係る比較テストピースを作製した。このテストピースの比重は３．５であった。
【００３１】
（比較例１−３）
亜鉛粉末の添加量を１１０質量部としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、比較例１−３に係る比較テストピースを射出成型したが、射出成型器の途中で樹脂が止まり（ショートショット）、テストピースは得られなかった。
【００３２】
以上で作製したテストピースの成型結果を下記表１に示す。評価方法としては、肉眼観察により良好なテストピースが作製できたものを◎、やや良好なテストピースが作製できたものを○、ショートショット（プラスチック組成物が金型内全部に入らず、途中で止まって成型不可となったもの）が発生し実質的にテストピースが得られなかったものを×とした。
【００３３】
【表１】
上記表１から判るように、液晶ポリマーを含む実施例１−１〜１−２については、良好なテストピースが得られ、実施例１−３については、概ね良好なテストピースが得られた。他方、液晶ポリマーを含まない比較例１−１〜１−３は、実施例１−１〜１−３に比べて成型性が悪く、特に比較例１−１、１−３においてはショートショットが発生し、テストピースを得ることができなかった。
【００３５】
このことは、以下の理由による。比較例１−１〜１−３は、液晶ポリマーが配合されていないので、溶融混練時における粘度が極めて大きくなり流動性が悪化を招き、均一混合不足となるとともに、射出成型時にショートショットが発生して、混練物（溶融状態のプラスチック組成物）が成型金型内に適正に充填されなくなる。このため、比較例１−１、１−３ではテストピース自体を作製することができなかった。また、他のものに比較し、無機フィラー配合量が少ない比較例１−２では、一応テストピースを作製することができたものの、無機フィラー配合量が同一の実施例１−２と比べると格段に成型加工性が悪くなる。
【００３６】
これに対し、実施例１−１〜１−３においては、溶融混練時に混練物に剪断力が加わると、液晶ポリマーの流動性が向上するので、組成物全体としての見かけ上の溶融粘度が低下する。その結果、プラスチック組成物の流動性が良くなり、溶融混練時に均一混合されるとともに、ショートショットが発生しなくなるので、射出成型により良好なテストピースが得られる。
【００３７】
次に、第一の樹脂成分と液晶ポリマー（ＬＣＰ）との混合比と、成型の可否との関係を明らかにする。
【００３８】
（実施例２−１）
ナイロン６の添加量を１５質量部（１３．１６体積部）、液晶ポリマーの添加量を４質量部（２．８４体積部）としたこと以外は、上記実施例１−３と同様にして、実施例２−２に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．７であった。
【００３９】
（実施例２−２）
ナイロン６の添加量を１２質量部（１０．５３体積部）、液晶ポリマーの添加量を７質量部（４．９６体積部）としたこと以外は、上記実施例１−３と同様にして、実施例２−３に係る本発明テストピースを射出成型した。このテストピースの比重は３．７であった。
【００４０】
以上で作製したテストピースの成型結果を下記表２に示す。評価方法は前記と同様であるが、プラスチック成型品が軟化していたものを△と評価した。
【００４１】
【表２】
上記表２から、実施例１−３、２−１、２−２の全てにおいてテストピースを作製することができたものの、第一の樹脂成分と液晶ポリマーとの合計質量に対する液晶ポリマーの配合量が３６．８４質量％である実施例２−２においては樹脂が柔らかくなってしまい、テストピースの品質が低下していることがわかる。
【００４３】
このことは、第一の樹脂成分と液晶ポリマーとの合計質量に対する液晶ポリマーの配合量が過大であるため、第一の樹脂成分と液晶ポリマーとが反応して分解したことによると考えられる。
【００４４】
次に、テストピースの厚みと、成型の可否との関係を明らかにする。
【００４５】
（実施例３−１）
テストピースの厚みを２ｍｍとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例３−１に係る本発明テストピースを射出成型した。
【００４６】
（実施例３−２）
テストピースの厚みを１．０ｍｍとし、射出速度１７０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例３−２に係る本発明テストピースを射出成型した。
【００４７】
（実施例３−３）
テストピースの厚みを０．７ｍｍ、射出速度１８０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例３−３に係る本発明テストピースを射出成型した。
【００４８】
（比較例３−１）
テストピースの厚みを２ｍｍとし、射出圧力１９５０ｋｇ／ｃｍ２としたこと以外は、上記比較例１−１と同様にして、比較例３−１に係る比較テストピースの射出成型を試みた。しかし、射出成型の途中で樹脂が金型内に入っていかず（ショートショット）、テストピースは得られなかった。
【００４９】
以上で作製したテストピースの成型結果を下記表３に示す。評価方法は前記と同様である。
【００５０】
【表３】
上記表３から、液晶ポリマーを配合している実施例１−１、３−１〜３−３においては０．７ｍｍ〜３．０ｍｍの厚みの組成物が得られたのに対し、液晶ポリマーを配合していない比較例１−１、３−１においては３ｍｍ以下の厚みのテストピースは得られなかった。
【００５２】
このことは、次のように考えられる。比較例１−１、３−１では、配合されている無機フィラー（亜鉛＋ガラス繊維）の量が過大であるため、樹脂成分を溶融温度に加熱した場合、その溶融粘度が極めて大きくなり、射出成型する時に混練物が成型金型に入っていきにくくなる。このため、比較例１−１、３−１においてはショートショットが発生したと考えられる。
【００５３】
他方、実施例１−１、３−１〜３−３においては、樹脂成分中に液晶ポリマーが配合されているが、この液晶ポリマーは溶融混練時に剪断力が加わると流動性が向上するので、混練物全体としての流動性が向上して、見かけ上の溶融粘度が低下する。このため、実施例１−１、３−１〜３−３においてはショートショットが発生せず、良好なテストピースが得られたと考えられる。
【００５４】
次に、無機フィラーの平均粒径と、成型の可否との関係を明らかにする。
【００５５】
（実施例４−１）
亜鉛粉末の代わりにタングステン粉末（日本新金属製ＷＴ、平均粒径４．０μｍ、比重１９．３）を用い、ナイロン６の添加量を６．２質量部（５．４４体積部）、液晶ポリマーの添加量を０．５質量部（０．３５体積部）としたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例４−１にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は９．１であった。
【００５６】
（実施例４−２）
平均粒径が１８μｍであるタングステン粉末（日本新金属製ＷＬ）を用いたこと以外は、上記実施例４−１と同様にして、実施例４−２にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は９．１であった。
【００５７】
（実施例４−３）
亜鉛粉末の代わりに鉄粉末（川崎製鉄製ＫＩＰ３００Ａ、平均粒径７０μｍ、比重７．８６）を用い、ガラス繊維の添加量を１２質量部（４．７２体積部）、ナイロン６の添加量を９質量部（７．８９体積部）、射出圧力１４００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例４−３にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．３であった。
【００５８】
（実施例４−４）
鉄粉末の添加量を９０質量部（１１．４５体積部）としたこと以外は、上記実施例４−３と同様にして、実施例４−４にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．２であった。
【００５９】
（実施例４−５）
鉄粉末の添加量を１１０質量部（１３．９９体積部）とし、射出圧力１５００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１１０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−３と同様にして、実施例４−５にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．４であった。
【００６０】
（実施例４−６）
鉄粉末の添加量を１１５質量部（１４．６３体積部）とし、射出条件を加熱筒温度２８０℃、射出圧力１７００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１５０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−３と同様にして、実施例４−６にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．５であった。
【００６１】
（実施例４−７）
亜鉛粉末の代わりにステンレススチール粉末（大同製鋼製４１０Ｌ、平均粒径１００μｍ、比重７．８０）を用い、ガラス繊維の添加量を１２質量部（４．７２体積部）、ナイロン６の添加量を９質量部（７．８９体積部）、射出速度１２０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例１−１と同様にして、実施例４−７にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．３であった。
【００６２】
（実施例４−８）
ステンレススチール粉末の添加量を９０質量部（１１．５４体積部）とし、射出圧力１４００ｋｇ／ｃｍ２、射出速度１００ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−７と同様にして、実施例４−８にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．２であった。
【００６３】
（実施例４−９）
ステンレススチール粉末の添加量を１１０質量部（１４．１０体積部）とし、射出速度１３０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−７と同様にして、実施例４−９にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．４であった。
【００６４】
（実施例４−１０）
ステンレススチール粉末の添加量を１１５質量部（１４．７４体積部）とし、加熱筒温度２８０℃、射出速度１８０ｍｍ／ｓｅｃとしたこと以外は、上記実施例４−７と同様にして、実施例４−１０にかかる本発明テストピースを射出成型した。なお、本テストピースの比重は４．５であった。
【００６５】
以上で、作製したテストピースの成型結果を下記表４に示す。評価方法は前記と同様である。
【００６６】
【表４】
上記表４から、平均粒径が大きい（７０〜１００μｍ）無機フィラーを用いた実施例４−３〜４−１０は、平均粒径が小さい（４〜１８μｍ）無機フィラーを用いた実施例１−１、４−１、４−２と比較して、無機フィラーの配合比率〔無機フィラー体積／（無機フィラー体積＋全樹脂成分体積）〕を大きくすることができることがわかる。
【００６８】
このことは、次のように考えられる。平均粒径の大きい無機フィラーは単位体積あたりの表面積が小さいので、平均粒径の大きい無機フィラーを用いた場合は、平均粒径の小さい無機フィラーを用いた場合に比較して溶融粘度の上昇率が小さい。したがって、溶融粘度の面から平均粒径の大きい無機フィラーを用いるのが有利であり、平均粒径の大きい無機フィラーを用いると、プラスチック組成物の無機フィラー配合比率を高くすることができる。
【００６９】
しかしながら、平均粒径が大きいと、溶融混練中に無機フィラーと樹脂とが分離し易くなり、溶融粘度が高い組成物ほどこの傾向が顕著となる。したがって、液晶ポリマーを含まない従来技術においては、所望の配合比率の成型物が得られず、また成型物の表面の平滑性が失われ見栄えが悪くなるといった問題が発生する。これに対し、本発明によると、混練時に加わる剪断力により液晶ポリマーの流動性が高まり、これにより各成分が円滑に混合されるようになるので、樹脂成分と無機フィラーとの分離が生じない。よって、平均粒径の大きい無機フィラーを配合しても、良好なプラスチック成型物が得られる。
【００７０】
尚、本明細書でいう「プラスチック組成物」とは、形状概念を捨像した、特定の組成を有する組成物そのものを意味している。また、本明細書でいう「プラスチック成型物」とは、所定の形状を有するものを意味し、例えばプラスチック成型品の一般的材料形態であるペレットも特定の形状を有する限りプラスチック成型物の概念に含まれる。
【００７１】
また、本発明で使用できる液晶ポリマーの例としては、その構造中メソーゲン基等の液晶形成能を有する基を含む芳香族ポリエステルが挙げられ、例えば、住友化学社製のエコノール、ポリプラスチックス社製のベクトラ、日本石油化学社製のザイダー、ＢＡＳＦ社製のウルトラックス、ユニチカ社製ロッドラン、三菱化学社製ノバキュレート、グランモント社製グランラー（何れも商品名）など使用できる。ただし、これらに限定されることはない。また、異なる液晶ポリマーを二種以上混合したものを用いることもできる。
【００７２】
また、本発明の高比重プラスチック組成物に用いるプラスチックとしてはナイロン６、ナイロン６６が例示されるが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂のような汎用プラスチックや、ポリカーボネート、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＰＳのようなエンジニアリングプラスチックも使用することができる。また、上述したプラスチック材料を混合したポリマーアロイであってもよい。また、熱安定剤、光安定剤、滑剤、可塑剤、消臭剤、着色剤、顔料、帯電防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。
【００７３】
また、無機フィラーとしては、タングステン、鉄、亜鉛、硫酸バリウム、ガラス繊維等、種々の化合物を用いることができ、これらの無機フィラーの混合物であってもよい。
【００７４】
また、上記実施例で用いたチタネート系カップリング剤の代わりにシラン系カップリング剤を用いることもできる。但し、プラスチックとの接着性を改善するカップリング剤は本発明の必須の構成要素ではない。
【００７５】
また、上記実施例では、プラスチック成型物の作製を射出成型法によったが、本発明プラスチック成型物の成型は射出成型法に限定されるものではない。加熱圧縮成型法、押出成型法、トランスファ成型法などの成型法を用いることもできる。
【発明の効果】
以上で説明したように液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と液晶ポリマーと無機フィラーとを含む本発明プラスチック組成物は、溶融時に剪断力が加わると、液晶ポリマーが組成物全体の流動性を向上させるので、溶融時における混練性、成分均一性がよい。したがって、このような本発明プラスチック組成物を用いると、従来技術に比べて大幅に無機フィラーの配合比率を高めた場合であっても良好な成分均一性および成型加工性が得られるので、無機フィラーの種類を選択しかつ必要に応じて無機フィラーの配合比率を高めること等により、所望の特性・形状（例えば高比重な薄型フライホイール等）を備えた良質のプラスチック成型物を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に用いる射出成型器の断面模式図である。
Claims (5)
- 液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含むプラスチック組成物。
- 請求項１記載のプラスチック組成物において、
前記液晶ポリマーの含有量が、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーとを合計した質量に対して０．５〜３６質量％であることを特徴とするプラスチック組成物。 - 請求項１記載のプラスチック組成物において、
前記無機フィラー含有量が、第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーと無機フィラーとを合計した体積を１００としたとき、２３℃において４０〜８０体積％であることを特徴とするプラスチック組成物。 - 液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含み、前記第一の樹脂成分と前記液晶ポリマーと前記無機フィラーとを合計した体積を１００としたとき、前記無機フィラーの含有量が２３℃において４０〜８０体積％である成型物であって、かつ成型物の厚みが３ｍｍ以下に規制されたプラスチック成型物。
- 液晶ポリマー以外の第一の樹脂成分と、液晶ポリマーと、無機フィラーと、を含む混合物を、剪断力を生じさせることのできる混練り機構を備えた射出成型機を用いて混練し、直接射出成型する工程を備えるプラスチック成型物の製造方法。
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| JP2003037050A JP2004244546A (ja) | 2003-02-14 | 2003-02-14 | プラスチック組成物とそれを用いた成型物及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2016191055A (ja) * | 2003-11-14 | 2016-11-10 | ワイルド リバー コンサルティング グループ リミテッド ライアビリティー カンパニー | 金属ポリマー複合体、その押出し方法、およびそれから作製した成形品 |
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2003
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