JP2018130842A

JP2018130842A - ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2018130842A
Application number: JP2017024348A
Authority: JP
Inventors: 鷹彦中村; Takahiko Nakamura; 弘忠横井; Hirotada Yokoi
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2018-08-23

Abstract

【課題】十分な混練を行っても、ガラス繊維の繊維長を長くすることが可能となる、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂とガラス繊維とを混合し、成形によって製造するガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法であって、成形機に導入される樹脂とガラス繊維との混合物に、数平均分子量が、１，５００以上１０，０００以下の範囲内にある低分子ポリオレフィン樹脂を、１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の範囲内で添加して、混練することを特徴とする、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法に関する。

ガラス繊維強化樹脂は、機械的強度、剛性、耐熱性に優れることから、自動車部品をはじめとする工業製品に広く用いられている。ガラス繊維強化樹脂中に含まれるガラス繊維は、その繊維長が短すぎると、樹脂成形体の衝撃強度や曲げ弾性が小さくなり、長すぎると樹脂中への分散が悪くなることが知られている（例えば、特許文献１参照）。ガラス繊維強化樹脂は、押出成形や射出成形によって成形することができるが、成形プロセスにおいては、成形機内で樹脂材料とガラス繊維とをスクリューによって混練する工程を有している。

特開平１１−２２２５４４号公報

しかし、前記混練工程によって、ガラス繊維に折損が生じていた。例えば、混練前の原料の段階でのガラス繊維長が３〜６ｍｍ程度である場合であっても、成形機のスクリューによって、成形後のガラス繊維強化樹脂成形体内では、繊維長が０．５ｍｍとなってしまうことがあった。ガラス繊維強化樹脂成形体の強度や耐衝撃性等の物性向上には、ガラス繊維を繊維長が長い状態で残す必要がある。しかし、混練が不十分であると、かえって物性が低下してしまったり、成形体表面の外観品質が悪くなるといった問題が生じる。

本発明は上記問題点を解決するものであり、十分な混練を行っても、ガラス繊維の繊維長を長くすることが可能となる、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法は、樹脂とガラス繊維とを混合し、成形によって製造するガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法であって、成形機に導入される樹脂とガラス繊維との混合物に、数平均分子量が、１，５００以上１０，０００以下の範囲内にある低分子ポリオレフィン樹脂を、１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の範囲内で添加して、混練することを特徴とする。

本発明によれば、十分な混練を行っても、ガラス繊維の繊維長を長くすることが可能となる、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法を提供することができる。

図１は、低分子ポリオレフィン樹脂の添加量と成形後の平均ガラス繊維長との関係を、低分子ポリオレフィン樹脂の種類ごとにプロットしたグラフである。図２は、低分子ポリオレフィン樹脂の数平均分子量と成形後の平均ガラス繊維長との関係を、低分子ポリオレフィン樹脂の種類と添加量ごとにプロットしたグラフである。図３は、ガラス繊維強化樹脂成形体に含まれるガラス繊維の繊維長とガラス繊維強化樹脂成形体の曲げ強度との関係を示すグラフである。

以下、この発明の実施の形態を、詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の説明に限定および制限されない。

本発明のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法は、樹脂およびガラス繊維に、さらに、数平均分子量が１，５００以上１０，０００以下の範囲内にある低分子ポリオレフィン樹脂を、１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の範囲内で添加して、成形機に導入して混練するものである。

樹脂成形体を構成する原料の樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、アクリロニトリル・エチレン-プロピレン-ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリレート・スチレン・アクリロニトリル共重合体（ＡＳＡ）等が挙げられる。これらの中でも、特に、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリアミド（ＰＡ）等を好適に用いることができる。これらの樹脂としては、数平均分子量が１００，０００〜５００，０００の範囲内にあるものを用いることが好ましい。

ガラス繊維としては、ガラス繊維単独のものを用いてもよいし、樹脂被覆されたガラス繊維を用いることもできる。ガラス繊維単独のものとしては、チョップドストランド状のガラス繊維が使用でき、アミノシラン、エポキシシラン、ビニルシラン等で表面処理をされているものが、原料の樹脂との親和性や密着性の点で好ましい。ガラス繊維は、直径が１０μｍ〜２０μｍであって、繊維長が３．０ｍｍ〜６．０ｍｍのものを用いることが好ましい。

ガラス繊維強化樹脂成形体におけるガラス繊維の配合量は、１０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲内であることが好ましく、より好ましくは、３０ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲内である。１０ｗｔ％未満では、ガラス繊維による補強効果が不十分であり、十分な耐衝撃性が得られない。一方、５０ｗｔ％を超えると、外観品質や成形性に問題が生じやすい。

本発明の製造方法では、樹脂とガラス繊維との混合物に、低分子ポリオレフィン樹脂を添加して、混練することが特徴である。前記低分子ポリオレフィン樹脂の数平均分子量は、１，５００以上１０，０００以下の範囲内にあり、３，０００以上６，０００以下の範囲内にあることが好ましい。用いる低分子ポリオレフィン樹脂の数平均分子量を小さくすればするほど、成形後の平均ガラス繊維長は長くなる傾向にある。しかし、前記低分子ポリオレフィン樹脂の数平均分子量が小さくなると、得られたガラス繊維強化樹脂成形体の使用環境等（例えば高温下である等）によっては、ブリードが発生しやすくなるため、数平均分子量は３，０００以上であることが好ましい。

前記低分子ポリオレフィン樹脂としては、例えば、ポリエチレン系やポリプロピレン系のワックス等を用いることができる。具体的には、「サンワックス」（商品名、三洋化成工業株式会社製）、「ビスコール」（商品名、三洋化成工業株式会社製）等が挙げられる。

前記低分子ポリオレフィン樹脂の添加量は、１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の範囲内であり、１．３ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることが好ましい。前記低分子ポリオレフィン樹脂の添加量が多くなればなるほど、成形後の樹脂中の平均ガラス繊維長は長くなる傾向にある。しかし、添加量が多すぎると、得られたガラス繊維強化樹脂成形体の使用環境等によっては、ブリードが発生しやすくなるため、５ｗｔ％以下であることが好ましい。

前記低分子ポリオレフィン樹脂を所定の方法で添加して、混練することによって、成形後の樹脂中の平均ガラス繊維長を長くすることができる。ガラス繊維強化樹脂成形体においては、成形後の平均ガラス繊維長が長くなると、強度が上昇するため、本発明で得られるガラス繊維強化樹脂成形体は、種々の用途に好適に用いることができる。

原料として用いる（成形機に導入する）樹脂とガラス繊維との混合物は、ガラス繊維が中に含有された樹脂ペレットの形態で準備することもできる。前記樹脂ペレットは、例えば、長尺状のガラス繊維束の内部および外部を樹脂により含浸被覆し、硬化した後にペレット状に切断したものである。

本発明においては、成形機は、押出成形機および射出成形機のいずれも用いることができる。原料として、樹脂とガラス繊維とを個別に準備する場合には、押出成形機を好適に用いることができる。原料として、前記ガラス繊維が含有された樹脂ペレットの形態で準備する場合には、射出成形機を好適に用いることができる。いずれの材料、成形機を用いる場合であっても、前記低分子ポリオレフィン樹脂を前記所定の範囲内で添加して、混練することで、本発明による前記効果が得られる。

本発明によって得られるガラス繊維強化樹脂成形体には、さらに、本発明の効果を阻害しない範囲内で添加剤（任意成分）を含むことができる。前記添加剤としては、例えば、フェノール系及びリン系の酸化防止剤、ヒンダードアミン系、ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系の耐候劣化防止剤、有機アルミニウム化合物、有機リン化合物等の核剤、ステアリン酸の金属塩に代表される分散剤、キナクリドン、ペリレン、フタロシアニン、酸化チタン、カーボンブラック等の着色物質等、通常配合される公知の添加剤が挙げられる。これらの添加剤は、例えば、前記樹脂組成物中５ｗｔ％以下の割合で、成形機への導入時に配合される。

以下に実施例および比較例を挙げ、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例および比較例に限定されるものではない。

（押出成形）
樹脂として、プライムポリプロＪ１０８Ｍ（プライムポリマー社製）を５７ｗｔ％、ガラス繊維としてチョップドストランドＣＳＦ３ＰＥ９６０（日東紡社製）（平均繊維長３．８ｍｍ、平均繊維径１３μｍ）を４０ｗｔ％、顔料等の添加物を３ｗｔ％をガラス繊維強化樹脂成形体の原料とした。低分子ポリオレフィン樹脂として、「サンワックス１７１−Ｐ」（三洋化成工業株式会社製、ポリエチレン樹脂、数平均分子量１，５００）、「サンワックス１６１−Ｐ」（三洋化成工業株式会社製、ポリエチレン樹脂、数平均分子量５，０００）、「ビスコール５５０−Ｐ」（三洋化成工業株式会社製、ポリプロピレン樹脂、数平均分子量４，０００）、「ビスコール３３０−Ｐ」（三洋化成工業株式会社製、ポリプロピレン樹脂、数平均分子量１５，０００）を用いた。各低分子ポリオレフィン樹脂を、表１に示すように添加量を変えて、樹脂とガラス繊維との混合物に添加し、押出成形機（東芝機械社製、ＴＥＭ１８ＳＳ）に導入して押出成形を行い、ガラス繊維強化樹脂成形体を作製した。押出成形は、ヒーターの設定温度を２５０℃として、スクリュー回転数３３３ｒｐｍ、生産速度１０ｋｇ／ｈｒの条件で行った。

成形後の平均ガラス繊維長を測定した結果を表１および図１に示す。なお、成形後の平均ガラス繊維長は、成形後のガラス繊維強化樹脂成形体（成形品・ペレット）を、６００℃で４時間加熱することで樹脂成分を除去し、残存成分であるガラス繊維を、顕微鏡と画像解析ソフトを用いて測長した。

図１は、低分子ポリオレフィン樹脂の添加量と成形後の平均ガラス繊維長との関係を、低分子ポリオレフィン樹脂の種類ごとにプロットしたグラフである。表１および図１に示すように、いずれの低分子ポリオレフィン樹脂を用いた場合も、添加量が増えるにしたがって、成形後の平均ガラス繊維長が長くなっていることがわかる。

また、図２に、低分子ポリオレフィン樹脂の数平均分子量と成形後の平均ガラス繊維長との関係を、低分子ポリオレフィン樹脂の種類と添加量ごとにプロットしたグラフを示す。低分子ポリオレフィン樹脂の種類が、ポリエチレンとポリプロピレンと異なる場合であっても、用いる低分子ポリオレフィン樹脂の数平均分子量を小さくすればするほど、成形後の平均ガラス繊維長が長くなっていることがわかる。

なお、上記においては、添加量８．０ｗｔ％までの結果を示しているが、低分子ポリオレフィン樹脂の添加量が増加すると、成形後の平均ガラス繊維長は、添加量が１６ｗｔ％の範囲まででも伸びるという結果が得られた。しかし、低分子ポリオレフィン樹脂の添加量が多すぎると、ガラス繊維強化樹脂成形体の表面に、低分子ポリオレフィン樹脂がブリードしやすくなる。したがって、低分子ポリオレフィン樹脂の添加量は、８ｗｔ％を上限として、好ましくは５ｗｔ％を上限とすることが望ましい。

なお、本実施例で用いた樹脂において、ガラス繊維強化樹脂成形体に含まれるガラス繊維の繊維長とガラス繊維強化樹脂成形体の曲げ強度との関係を示すグラフを図３に示す。ガラス繊維強化樹脂成形体に含まれるガラス繊維長が伸びると、曲げ強度が上昇していることがわかる。この系では、ガラス繊維長が０．５ｍｍ伸びれば、曲げ強度は約１０％上昇している。

このように、本発明のガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法によると、十分な混練を行っても、ガラス繊維の繊維長を長くすることが可能となっていることがわかる。本発明の製造方法で得られたガラス繊維強化樹脂成形体は、ガラス繊維の繊維長を長くできることで、曲げ強度等の物性を向上させることができる。本発明は、別の局面としては、ガラス繊維強化樹脂成形体中のガラス繊維の成形時折損抑制方法であるともいえる。

Claims

樹脂とガラス繊維とを混合し、成形によって製造するガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法であって、
成形機に導入される樹脂とガラス繊維との混合物に、
数平均分子量が、１，５００以上１０，０００以下の範囲内にある低分子ポリオレフィン樹脂を、１ｗｔ％以上８ｗｔ％以下の範囲内で添加して、混練することを特徴とする、ガラス繊維強化樹脂成形体の製造方法。