JP2017531706A - 強化ポリマー成形組成物 - Google Patents

Abstract

本発明は、熱可塑性ポリアミドと繊維強化剤とを含み、繊維強化剤がＥガラスでできたガラス繊維と高強度ガラスでできたガラス繊維との混合物を含む、強化ポリアミド成形組成物に関する。本発明は、強化ポリアミド成形組成物でできた成形品、ならびにその成形品を含む電気および電子デバイスにも関する。【選択図】なし

Description

発明の詳細な説明

本発明は、熱可塑性ポリマーと繊維強化剤とを含む繊維強化ポリマー成形組成物、およびそれより製造された構成要素に関する。

特に、本発明は、改善された機械的特性を有するポリマー成形組成物に関する。これは、熱可塑性ポリマーと、ガラス繊維の特殊な混合物との組合せによって実現される。本発明の成形組成物は、半完成品および完成品であってよいし、または組立製品の構成要素として使用できる、成形品の製造に使用することができる。特に、熱可塑性ポリマーは熱可塑性ポリアミドである。

熱可塑性ポリアミドなどの熱可塑性ポリマーは、主として強度および剛性などの機械的特性が優れているために、屋内および屋外の用途の構造要素として広く使用されている。これらの機械的特性の改善は、特に、ガラス繊維などの繊維形状の強化材料を加えることによって実現できる。熱可塑性ポリマーと繊維強化剤とを含む強化ポリマー成形組成物は、当技術分野において周知である。

強化剤は、熱可塑性ポリマーの引張弾性率、引張強度、破断時伸び、および衝撃特性などの機械的性質を向上させるために成形組成物中に使用される。繊維強化剤として、種々のグレードの繊維が、成形組成物の機械的性質に対するそれらの影響の最適化および改善のために、開発され使用されている。このようなものとしては、炭素繊維、ならびにＡガラス、Ｃガラス、Ｄガラス、Ｅガラス、Ｍガラス繊維、Ｑガラス、Ｒガラス、Ｓガラスなどの種々のグレードのガラス繊維が挙げられる。Ｅガラス繊維が一般に好ましく、最も広く使用されている。

米国特許出願公開第２００８０１６７４１５Ａ１号明細書によると、Ｅガラス繊維によって、引張弾性率、引張強度、破断時伸び、および衝撃特性に関する最良の性質が得られる。また米国特許出願公開第２０１４／００６６５６１Ａ１号明細書によると、ポリアミド成形化合物をガラス繊維で強化する場合には、円形断面を有するＥガラス繊維がほとんど独占的に使用される。機械的特性、特に耐衝撃性または横強度または反りに対してより高い要求がある場合、非円形断面を有するＥガラス繊維、いわゆる平坦ガラス繊維が可能性のある解決策となる。２〜４の範囲内の断面軸の軸比を有する平坦ガラス繊維が存在する。この軸比の断面形状をさらに最適化することで、機械的特性および反りがごくわずかに改善されると予想される。

米国特許出願公開第２０１４／００６６５６１Ａ１号明細書に言及されているように、等しい横断面積および直径を有するガラス繊維が考慮される場合、ガラスフィラメントの強度、引張特性、および剛性を改善するガラス原材料の異なる組成によってのみ、改善が実現可能となる。そのような例の１つは、Ｓガラス繊維であり、これは軍事用途の粗糸（連続フィラメント）の形態で現在ほとんど独占的に使用され、ガラスフィラメントの特性に関してはＥガラス繊維よりも優れている。ＡＳＭ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｖｏｌ．２１：Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ（^１０６７８１Ｇ）によると、Ｓガラス繊維は、Ｅガラス繊維と比較して１２％高い剛性、２５％高い引張強度、および２０％大きい極限伸びを示す。しかし、これも米国特許出願公開第２０１４／００６６５６１Ａ１号明細書に言及されるように、Ｓガラス繊維で強化したポリアミド成形化合物を用いた実験では、これらの成形化合物のサイズが最適化された場合でさえも、これらのガラス繊維の利点は、ガラス繊維強化ポリアミド成形化合物に移すことができないか、非常に限定された程度で移すことができるかであることが示されている。粒子状充填材料を全く含有しない多くの化合物では、円形または平坦な断面を有するＥガラス繊維は、高性能Ｓガラス繊維よりもさらに優れている。

多くの用途で小型化が起こっているため、部品はより薄くなり、伸びおよび引張強度などの機械的性質がより重要になってきている。より良好な性質を有する組成物、特に引張強度または弾性率にあまり大きな影響を与えることなくより大きな破断時伸びを有する組成物、または逆に伸びにあまり影響を与えることなくより良好な引張強度または弾性率を有する組成物が必要とされている。しかし、機械的性質の１つを限定された程度で改善することは既に困難であるが、他の性質にあまり影響を与えないように注意する必要がある。たとえば、伸びを犠牲にして引張強度の増加が一般に実現され、一方、引張強度を犠牲にして伸びの増加が一般に得られる。

本発明の目的は、機械的性質の全体的なバランスがより良好であり、特に破断時伸びおよび／または引張強度がより良好である繊維強化ポリマー組成物を提供することである。

この目的は、本発明による組成物によって実現され、この組成物は、熱可塑性ポリマー、およびＥガラスでできたガラス繊維と高強度ガラス（Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ−ｇｌａｓｓ）でできたガラス繊維との混合物を含む。

驚くべきことに、Ｅガラスでできたガラス繊維と高強度ガラスでできたガラス繊維との混合物によって、本発明による強化ポリマー成形組成物から製造された成形品の機械的性質に対して相乗効果が得られることが示された。一般に、破断時伸びは、個別に使用されるガラスの種類の平均値よりも十分大きい値を示し、または特にそれぞれの値よりも大きい値を示す。同時に、この混合物を含む強化ポリマー組成物の引張強度は、良好なレベルのままであり、個別の繊維強化剤を有する組成物の引張強度の間となる。別の実施形態では、本発明による強化ポリマー組成物の引張強度は、個別に使用されるＥガラスおよび高強度ガラスのそれぞれの場合よりも十分に高くなる。同時に、この混合物を含む強化ポリマー組成物の破断時伸びは、良好なレベルのままであり、個別の繊維強化剤を有する組成物の値と同等である。

Ｅガラス繊維、すなわちＥガラスでできたガラス繊維は、本明細書では、ＡＳＴＭ Ｄ５７８−０に準拠して、５２〜６２重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、１２〜１６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、１６〜２５重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、０〜１０重量％の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、０〜５重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および０〜５重量％の他の成分からなるガラス組成物でできたガラス繊維であると理解され、重量パーセント値（重量％）はＥガラスの全重量を基準としている。

Ｅガラスの特定のグレードは、５〜１０重量％の量の酸化マグネシウムを含む。他の成分として、Ｅガラスは、たとえば、０〜２重量％のアルカリ酸化物、０〜１．５重量％の二酸化チタン、および０〜０．８％の酸化第二鉄を含むことができる。Ｅガラス繊維は、適切には２．５４〜２．６２ｇ／ｃｍ３の密度、７０〜７５ＧＰａの引張弾性率、３０００〜３５００ＭＰａの引張強度、および４．５〜４．８％の極限伸びを有し、それによる個別の繊維の特性は、１０μｍの直径および１２．７ｍｍの長さを含み、２３’Ｃおよび相対湿度５０％において測定される。

Ｅガラス繊維は、適切には、円形断面（すなわち円形のガラス繊維）を有するか、異なる断面軸を有する非円形断面を有するかである。非円形断面を有するＥガラス繊維は、適切には、１．５〜６、特に２〜４の範囲内の断面軸の軸比を有する。

高強度ガラス繊維、すなわち高強度ガラスでできたガラス繊維は、５７〜７０重量％の二酸化ケイ素、適切には、１８〜３０重量％の酸化アルミニウム、０〜１０重量％の酸化カルシウム、０〜５重量％の酸化ホウ素、７〜１５重量％の酸化マグネシウム、および０〜５重量％の他の成分からなるガラス組成物からできており、重量パーセント値（重量％）は高強度ガラスの全重量を基準としている。

好ましい一実施形態では、高強度ガラスは、５８〜６８重量％の二酸化ケイ素、２０〜２８重量％の酸化アルミニウム、０〜５重量％の酸化カルシウム、０〜５重量％の酸化ホウ素、８〜１３重量％の酸化マグネシウム、および０〜５重量％の他の成分からなり、重量パーセント値（重量％）は高強度ガラスの全重量を基準としている。

特定の一実施形態では、高強度ガラスは、６２〜６６重量％の二酸化ケイ素、２２〜２７重量％の酸化アルミニウム、０〜５重量％の酸化カルシウム、０〜３重量％の酸化ホウ素、８〜１２重量％の酸化マグネシウム、および０〜３重量％の他の成分からなり、重量パーセント値（重量％）は高強度ガラスの全重量を基準としている。

適切な高強度ガラスの一例はＳガラスである。Ｓガラスの組成は典型的には、６４〜６６重量％の二酸化ケイ素、２２〜２５重量％の酸化アルミニウム、０〜１重量％の酸化カルシウム、０〜３重量％の酸化ホウ素、９〜１１重量％の酸化マグネシウム、および０〜３重量％の他の成分であり、重量パーセント値（重量％）は高強度ガラスの全重量を基準としている。

高強度ガラス繊維は、適切には、円形断面（すなわち丸いガラス繊維）を有するか、異なる断面軸を有する非円形断面を有するかである。非円形断面を有する高強度ガラス繊維は、適切には、１．５〜６、特に２〜４の範囲内の断面軸の軸比を有する。

本発明による組成物の製造に使用されるガラス繊維は、広範囲にわたって変化する長さおよび直径を有することができる。ガラス繊維の直径は、適切には５μｍ〜２０μｍ（ミクロン）以下の範囲内である。繊維は、粗糸、細断されていないガラス繊維、およびガラス短繊維として使用することができる。配合のために好都合には、ガラス短繊維が使用される。ガラス短繊維は、適切には、２ｍｍ〜５０ｍｍ以下の範囲内のガラス繊維長を有する。成形組成物中のガラス繊維の長さは、さらにはるかに短くてもよい。適切には、成形組成物中のガラス繊維の加重平均長さは、５０μｍ〜５ｍｍ以下の範囲内、好ましくは５０μｍ〜５００μｍ以下の範囲内である。

適切には、Ｅガラスおよび高強度ガラスは、１５：８５〜８０：２０（８０：２０を含む）の範囲内の重量比Ｅ：ＨＳで本発明による組成物中に存在する。

好ましい一実施形態では、重量比Ｅ：ＨＳは、２０：８０〜７０：３０（７０：３０を含む）の範囲内であり、特に２５：７５〜６０：４０（６０：４０を含む）の範囲内である。これは、大きい伸びと高い引張強度とのさらに良好な組合せが得られるという利点を有する。

本発明による組成物中のガラス繊維強化剤は、広範囲にわたって変化する量で存在することができる。適切には、Ｅガラスと高強度ガラスとの混合物は、組成物の少なくとも２０重量％および最大７５重量％を構成する。多くの成形用途の場合、高い引張強度が要求され、同時に破断時伸びも重要となりうることが多いので、Ｅガラスおよび高強度ガラスの総量は、少なくとも１５重量％、好ましくは少なくとも２５重量％または少なくとも３０重量％である。より好ましくは、Ｅガラスおよび高強度ガラスは４０〜７０重量％の範囲内の総量で存在する。この総量は、その範囲内の任意の量、たとえば５０重量％または６０重量％であってよい。

本明細書において「Ｘ〜Ｙ」の範囲内という表記は、ＸおよびＹがその範囲の下限および上限を表し、ＸおよびＹがその範囲内に含まれるものと解釈される。

本明細書に記載の成形組成物中の成分の重量パーセント値（重量％）は、特に他の記載がなければ、すべて組成物の全重量を基準としている。

本発明による組成物中の繊維強化剤は、他の繊維、すなわちＥガラス繊維および高強度ガラス繊維とは異なる繊維をさらに含むことができる。それらの例としては、炭素繊維、ポリマー繊維、ならびにＥガラスおよび高強度ガラスとは異なる組成を有するガラス繊維が挙げられる。好ましくは、本発明の組成物は、２５重量％未満の他の繊維を含む。より好ましくは、他の繊維は０〜１０重量％の範囲内の量で存在する。本明細書において、重量パーセント値（重量％）は、組成物中の繊維強化剤の全重量を基準としている。

本発明の特定の一実施形態では、Ｅガラス繊維、または高強度ガラス繊維、またはＥガラス繊維および高強度ガラス繊維は、非円形断面を有する。特に、非円形クロス（ｃｒｏｓｓ）を有する繊維は、１．５〜６の範囲内、好ましくは２〜４の範囲内の断面軸の軸比を有する平坦ガラス繊維である。この利点は、引張強度および／または伸びが改善されるだけでなく、別の機械的特性を改善することもでき、特に耐衝撃性もしくは横強度の増加、または反りの減少が可能となることである。本明細書において、反りは、金型から取り出す間の成形品の変形であると解釈される。

本発明による組成物中の熱可塑性ポリマーは、成形品の製造に適切なあらゆる熱可塑性ポリマーであってよい。適切には、熱可塑性ポリマーは、ＬＣＰ、ポリエステル、ＰＰＳ、ポリカーボネート、およびポリアミドから選択される熱可塑性ポリマーを含む。好ましくは、本発明による熱可塑性ポリマー成形組成物は、熱可塑性ポリアミドを含む熱可塑性ポリアミド成形組成物である。

適切には、熱可塑性ポリアミドは、半結晶性熱可塑性ポリアミド、または非晶質熱可塑性ポリアミド、またはそれらの組合せを含む。また、適切には、熱可塑性ポリアミドは、脂肪族熱可塑性ポリアミド、または半芳香族熱可塑性ポリアミド、またはそれらの組合せを含む。特に、本発明の組成物は、適切には、半結晶性脂肪族熱可塑性ポリアミド、または半結晶性半芳香族熱可塑性ポリアミド、または非晶質半芳香族熱可塑性ポリアミド、またはそれらのあらゆる組み合わせを含む。

本明細書において、半結晶性ポリアミドは、部分的に非晶質であり部分的に結晶性であり、少なくとも１０Ｊ／ｇの溶融エンタルピーを有するポリアミドであると解釈される。ここで溶融エンタルピーは、ＤＳＣ法によりＩＳＯ−１１３５７−１／３，２０１１に準拠して、Ｎ２雰囲気中、第１の加熱サイクルで２０℃／分の加熱速度を用いて測定される。

本明細書において、非晶質ポリアミドは、実質的にまたは完全に非晶質であり、溶融エンタルピーが存在するとしても、それが１０Ｊ／ｇ未満であるポリアミドであると解釈される。ここで溶融エンタルピーは、ＤＳＣ法によりＩＳＯ−１１３５７−１／３，２０１１に準拠して、Ｎ２雰囲気中、第１の加熱サイクルで２０℃／分の加熱速度を用いて測定される。

半結晶性脂肪族熱可塑性ポリアミドの例としては、環状脂肪族ラクタムを主成分とするポリアミド、たとえばＰＡ−６、ＰＡ−１１、ＰＡ１２、または脂肪族ジアマンテス（ｄｉａｍａｎｔｅｓ）と脂肪族カルボン酸とを主成分とするポリアミド、たとえばＰＡ−６６、ＰＡ−４６、ＰＡ−６１０、ＰＡ−６１２、ＰＡ−４１２、およびＰＡ−４１０、ならびにこれらのあらゆるコポリアミドが挙げられる。特にＰＡ−４１０が好ましい。

半結晶性半芳香族熱可塑性ポリアミドの例としては、脂肪族ジアミンとテレフタル酸を含む芳香族カルボン酸とを主成分とするポリアミド、たとえばＰＡ−６Ｔ、ＰＡ−９Ｔ、ＰＡ−１０Ｔ、ＰＡ−６Ｔ／１０Ｔ、およびＰＡ−６Ｔ／６Ｉ、ならびにこれらのあらゆるコポリマー、または脂肪族ジアマンテス（ｄｉａｍａｎｔｅｓ）と、脂肪族カルボン酸および芳香族カルボン酸の組合せとを主成分とするポリアミド、たとえばＰＡ−６６／６Ｔ、ＰＡ−４Ｔ／６Ｔ／６６、ＰＡ１０Ｔ／１０６、およびこれらのあらゆるコポリアミドが挙げられる。

非晶質半芳香族熱可塑性ポリアミドの例としては、脂肪族ジアミンとイソフタル酸を含む芳香族カルボン酸とを主成分とするポリアミド、たとえばＰＡ−６Ｉ、ＰＡ−６Ｉ／６Ｔ、およびＰＡ−ＤＴ／ＤＩが挙げられる。

好ましい一実施形態では、熱可塑性ポリアミドは、少なくとも２種類の半結晶性半芳香族熱可塑性ポリアミドの混合物を含む。この利点は、この混合物によって、たとえば、一方で流動特性、他方で機械的性質を最適化できることである。機械的性質は、７，０００〜５０，０００ダルトンの範囲内のＭｎを有するポリアミドポリマーなどの十分に高分子量のポリアミドを使用することによって支援することができる。ここで、Ｍｎは数平均分子量である。流動特性は、第２のポリアミドに、低融点ポリアミド、または十分に低分子量のポリアミド、たとえば５００〜５，０００ダルトンの範囲内のＭｎを有するポリアミドオリゴマーまたはプレポリマーを使用することによって向上させることができる。このようなポリアミドプレポリマーの使用の一般的な影響の１つは、引張荷重下の破断時伸びが減少することである。しかし、本発明による組成物では、伸びの減少は限定され、同時に、引張強度は十分な程度で増加する。

別の好ましい一実施形態では、組成物は少なくとも２種類の熱可塑性ポリアミドの混合物を含み、この混合物は半結晶性ポリアミドおよび非晶質熱可塑性ポリアミドを含む。また、この実施形態は、伸びが減少しうるが、制限された程度で減少し、同時に引張強度が増加し、それによって１種類のポリアミドを用いた個別の種類のガラス繊維のいずれの場合に得られるよりも高い引張強度を有する製品が得られるという効果が得られる。

熱可塑性ポリアミドは本発明による組成物中に広範囲にわたって変化する量で存在することができる。適切には、この量は２０〜８５重量％の範囲内、特に２０〜７０重量％の範囲内である。好ましくは、この量は２５〜６５重量％、特に３０〜６０重量％の範囲内である。

本発明による組成物は、熱可塑性ポリアミド、およびＥガラスと高強度ガラスとの混合物の次に、１種類以上の別の構成要素を含むことができる。このような別の構成要素は、適切には、熱可塑性ポリアミド以外のポリマー、Ｅガラスおよび高強度ガラス以外の強化剤および充填剤、難燃剤、ならびに他の添加剤から選択される。任意の添加剤であってよい他の添加剤は、適切には、ポリアミド成形組成物中に使用される補助的な添加剤から選択される。それらの例は、加工助剤、安定剤、核剤、着色剤、および顔料である。

適切には、本発明の組成物は、０〜３０重量％の量の少なくとも１種類の別の構成要素を含む。この量は１〜２０重量％の範囲内であってよい。

本発明の特定の一実施形態では、組成物は：
ａ．２０〜７０重量％の熱可塑性ポリアミド；
ｂ．２５〜７０重量％のＥガラスと高強度ガラスとの混合物；および
ｃ．０〜３０重量％の少なくとも１種類の別の構成要素
からなる；

ここで、重量パーセント値（重量％）は組成物の全重量を基準としており、ａ、ｂ、およびｃの総量は１００重量％である。

別の一実施形態では、組成物は：
ａ．３０〜６０重量％の熱可塑性ポリアミド；
ｂ．３０〜６５重量％のＥガラスと高強度ガラスとの混合物；および
ｃ．０〜２０重量％の少なくとも１種類の別の構成要素
からなる。

ここで、重量パーセント値（重量％）は組成物の全重量を基準としており、ａ、ｂ、およびｃの総量は１００重量％である。

本発明によるポリマー成形組成物は、従来方法を使用して製造することができ、従来方法および従来方法を使用して加工することができる。この製造は、熱可塑性ポリマー成形組成物を製造するための従来の加工条件を使用して、たとえば、熱可塑性ポリマーを二軸スクリュー押出機中で溶融加工し、ガラス繊維の混合物を二軸スクリュー押出機に加えることによって行うことができる。熱可塑性ポリマー成形組成物の加工および構成要素の製造のために、射出成形機を使用し、熱可塑性ポリマー成形組成物の射出成形のための従来の処理条件を使用することができる。

本発明は、本発明による熱可塑性ポリマー成形組成物から製造された成形品、およびその製造にも関する。本発明の成形品は、構成要素または半完成品または完成品であってよい。本発明は、本発明による熱可塑性ポリマー成形組成物から製造された成形品を含む組立製品にも関する。このような成形品の例としては、電子デバイスの構造部品、自動車エンジンの構造部品、および自動車エンジンの支持要素が挙げられる。

好ましい一実施形態では、成形品は、電気および電子デバイス、特に携帯機器および手持ち式デバイス、たとえば携帯電話、ポータブルコンピュータ、およびタブレットのための補強材、フレーム、もしくはハウジング、もしくはそれらの部品、または電気コネクタの部品である。

組立製品は、適切には、本発明による成形品を含む電気および電子デバイス、特に、本発明による熱可塑性ポリマー成形組成物から製造された補強材、フレーム、またはハウジング、またはそれらの部品を含む携帯機器である。この利点は、デバイスの組み立ておよび取り付けがより少ない機械的欠陥で行われること、および／またはデバイスが機械的損傷に対してより良好に保護されることである。

以下の実施例および比較実験を用いて本発明をさらに説明する。

［材料］
ＳＣ−ＡＰＡ−１：ＰＡ ４１０：脂肪族ポリアミド、Ｔｍ ２５０℃、ＶＮ １５０ｍｌ／ｇ、ギ酸（純度９０％）中０．５ｇ／ｄＬで測定される
ＳＣ−ＡＰＡ−２：ＰＡ ４６：脂肪族ポリアミド、ＴＭ ２９０℃、ＶＮ ８０ｇ／ｍｌ、ギ酸（純度９０％）中０．５ｇ／ｄＬで測定される
Ａ−ＰＰＡ：ＰＡ６Ｉ／６Ｔ、非晶質半芳香族ポリアミド、Ｔｇ １３０℃、６Ｉ／６ＴのＲＶ［−］は硫酸（純度９５％）中１ｇ／ｄＬで測定される
Ｅガラス Ｅガラス組成物でできたガラス繊維；直径１０μｍ；熱可塑性ポリアミド組成物用の標準グレード、このガラスは以下の成分：
− ５３〜５４重量％の二酸化ケイ素、
− １３〜１５重量％の酸化アルミニウム、
− １８〜２０重量％の酸化カルシウム、
− ７〜８重量％の酸化ホウ素、
− ０〜２重量％の酸化マグネシウム、および
− １重量％の他の成分
からなる
ＨＳガラス−＃１ Ｓガラス組成物でできたガラス繊維；直径１０μｍ；熱可塑性ポリアミド組成物用の標準グレード、このガラスは以下の成分：
− ６４〜６６重量％の二酸化ケイ素、
− ２４〜２５重量％の酸化アルミニウム、
− ０．１重量％の酸化カルシウム、
− ０重量％の酸化ホウ素、
− ９．５〜１０重量％の酸化マグネシウム、および
− １重量％未満の他の成分
からなる
ＨＳガラス−＃２ 第２の高強度ガラス組成物でできたガラス繊維；直径１０μｍ；熱可塑性ポリアミド組成物用の標準グレード、このガラスは以下の成分：
− ５７〜５９重量％の二酸化ケイ素、
− ２０〜２２重量％の酸化アルミニウム、
− ８〜１０重量％の酸化カルシウム、
− ０重量％の酸化ホウ素、
− １１〜１３重量％の酸化マグネシウム、および
− ３重量％未満の他の成分
の成分からなる。
安定剤パッケージ：標準の安定剤のパッケージ
着色剤パッケージ−１：白色顔料を有するマスターバッチ
着色剤パッケージ−２：オフホワイト顔料を有するマスターバッチ

［実験および結果］
表１および２は、本発明（実施例ｌ〜ＶＩ）および比較実験（ＣＥ−Ａ〜Ｇ）による多数の組成物、ならびにそれらの機械的性質を含んでいる。成形組成物は、ガラス強化ポリアミド成形組成物用の標準条件を用いて標準的な配合装置上で調製した。

［機械的性質］
機械的試験のために、ＩＳＯ ５２７タイプ１Ａに準拠した試験バーを、溶融射出成形機を用いてガラス強化ポリアミド成形組成物から成形した。

ＩＳＯ ５２７に準拠した引張試験で２３℃において機械的性質（引張弾性率［ＭＰａ］、引張強度［ＭＰａ］、破断時伸び［％］）を測定した。

２８０×１５×１ｍｍの寸法のスパイラルキャビティ上、主要ポリマー成分の溶融温度よりも１０℃高い温度で、８０、９０、および１００ＭＰａの有効射出圧力において、スパイラルフロー長を測定した。

これらの結果は、ＥＸ−Ｉ、ＩＩ、およびＩＩＩは対応する比較実験ＡおよびＢよりもはるかに良好な破断時伸びを示し、またＥＸ−ＶＩは対応する比較実験ＣおよびＤよりもはるかに良好な破断時伸びを示している。同時に、引張強度は良好なレベルのままである。

流動性の顕著な改善が得られる非晶質ポリアミド、半結晶性ポリアミドプレポリマーをそれぞれ含む実施例ＩＶおよびＶは、ある程度伸びの低下を示すが、顕著により高い引張強度を示す。表２に報告されるようにＥガラスのみを含む組成物に同じ成分を加えると、同様に引張強度の増加を示すが、破断時伸びがはるかに大きく低下する結果が得られる。

比較実験Ｅでは、比較実験Ｄにおける量よりもＥガラス量を増加させている。これらの結果は、これによって弾性率および引張強度がごくわずかに増加するが、破断時伸びおよび衝撃強度に悪影響が生じることを示している。

Claims (14)

1. 熱可塑性ポリマーと繊維強化剤とを含む強化ポリマー成形組成物であって、前記熱可塑性ポリマーが、ＬＣＰ、ポリエステル、ＰＰＳ、ポリカーボネート、およびポリアミドから選択される熱可塑性ポリマーを含み、前記繊維強化剤がＥガラスでできたガラス繊維と高強度ガラスでできたガラス繊維との混合物を含み、前記Ｅガラスおよび前記高強度ガラスが、８０：２０〜２０：８０（２０：８０を含む）の範囲内の重量比Ｅ：ＨＳで存在する、組成物。
2. 前記Ｅガラスが、
   − ５２〜６２重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、
   − １２〜１６重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、
   − １６〜２５重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、
   − ０〜１０重量％の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、
   − ０〜５重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および
   − ０〜５重量％の他の成分からなり、
   前記重量パーセント値（重量％）が前記Ｅガラスの全重量に対するものであり；
   前記高強度ガラスが、
   − ５７〜７０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、
   − １８〜３０重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、
   − ０〜１０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）、
   − ０〜５重量％の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、
   − ７〜１５重量％の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、および
   − ０〜５重量％の他の成分からなり、
   前記重量パーセント値（重量％）が前記高強度ガラスの全重量を基準としている、請求項１に記載の組成物。
3. 高強度ガラスが、
   − ５８〜６８重量％の二酸化ケイ素、
   − ２０〜２８重量％の酸化アルミニウム、
   − ０〜５重量％の酸化カルシウム、
   − ０〜５重量％の酸化ホウ素、
   − ８〜１３重量％の酸化マグネシウム、および
   − ０〜５重量％の他の成分からなり、
   前記重量パーセント値（重量％）が前記高強度ガラスの全重量を基準としている、請求項２に記載の組成物。
4. 前記高強度ガラスが、
   − ６２〜６６重量％の二酸化ケイ素、
   − ２２〜２７重量％の酸化アルミニウム、
   − ０〜５重量％の酸化カルシウム、
   − ０〜３重量％の酸化ホウ素、
   − ８〜１２重量％の酸化マグネシウム、および
   − ０〜３重量％の他の成分からなり、
   前記重量パーセント値（重量％）が前記高強度ガラスの全重量を基準としている、請求項２に記載の組成物。
5. 前記Ｅガラス繊維および前記高強度ガラス繊維が、７５：２５〜５０：５０（５０：５０を含む）の範囲内の重量比Ｅ：ＨＳで存在する、請求項５に記載の組成物。
6. 熱可塑性ポリマーが半結晶性ポリアミドを含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組成物。
7. 熱可塑性ポリマーが少なくとも２種類の熱可塑性ポリアミドの混合物を含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物。
8. 前記少なくとも２種類の熱可塑性ポリアミドの混合物が半結晶性ポリアミドおよび非晶質熱可塑性ポリアミドを含む、請求項８に記載の組成物。
9. 前記Ｅガラス繊維、または前記高強度ガラス繊維、またはＥガラス繊維および前記高強度ガラス繊維が、１．５〜６の範囲内、好ましくは２〜４の範囲内の断面軸の軸比を有する非円形断面を有する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の組成物。
10. 前記組成物が、
    ａ．２０〜７０重量％の前記熱可塑性ポリアミド；
    ｂ．２５〜７０重量％の前記Ｅガラスおよび高強度ガラスの混合物；ならびに
    ｃ．０〜３０重量％の少なくとも１種類の他の成分からなり；
    前記重量パーセント値（重量％）が、の全重量を基準としており、ａ、ｂ、およびｃの総量が１００重量％である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の組成物。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載の強化ポリマー成形組成物から製造された成形品。
12. 前記成形品が、電子デバイスの構造部品、または自動車エンジンの構造部品、または自動車エンジンの支持要素である、請求項１２に記載の成形品。
13. 前記成形品が、携帯型電子デバイスの補強材、フレーム、もしくはハウジング、もしくはそれらの部品である、またはコネクタ部品である、請求項１２または１３に記載の成形品。
14. 請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の成形品を含む、電気および電子デバイス。