JP2573971B2 - 結晶性熱可塑性樹脂組成物 - Google Patents

結晶性熱可塑性樹脂組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポリアリーレンサルファイド樹脂又はポリ
アセタール樹脂に特定の性状を有するチタン酸カリウム
繊維を配合してなる樹脂組成物に関する。
〔従来の技術とその問題点〕
ポリアリーレンサルファイド樹脂及びポリアセタール
樹脂は優れた機械的性質、耐薬品性、成形加工性等を有
するが故に近年電気・電子部品、自動車部品等の分野で
広く利用されている。また、更に高度の強度、剛性、耐
熱性等が要求される場合には、ガラス繊維、炭素繊維等
の繊維状充填剤や、ガラスフレーク、ガラスビーズ、雲
母、タルク等の板状又は粒状充填剤を配合し、これらの
特性を改良することも盛んで行われている。
中でもチタン酸カリウム繊維の配合は、一般の繊維状
充填剤の配合で見られる様な、成形異方性の増大、成形
品の表面状態悪化等の問題も少なく、又、板状、粒状充
填剤の配合で見られる様な強度低下、脆弱化等の問題も
なく、強度、剛性、耐熱性が向上し、成形品の表面状態
を損ねることが少なく、更に摺動性も良いという他の無
機充填剤にない特徴を有するため、最近特に注目をあび
ている。
斯かる如く、チタン酸カリウム繊維は基本的には優れ
た性質を有する充填剤であるが、これをポリアリーレン
サルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂の如く、融点が
高く、押出し、成形等の加工温度が高い樹脂に配合した
場合、樹脂の変色、物性低下、溶融粘度上昇等の問題が
発生し、これは高温下で長時間滞留させた場合に著し
い。
この様に、温度変化あるいは滞留時間の違いにより、
色相や物性が変化し、品質のバラツキを生ずることは製
品としての信頼性、商品価値を著しく損なうものであ
り、その改善が切望されている。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、斯かる問題点を解決するため、前記結
晶性熱可塑性樹脂の高温下での劣化、変色挙動等とチタ
ン酸カリウム繊維の特性との関係を詳細に検討した結
果、本発明に到達した。
即ち本発明は、ポリアリーレンサルファイド樹脂及び
ポリアセタール樹脂から選ばれた結晶性熱可塑性樹脂に
チタン酸カリウム繊維1〜60重量%(対組成物全量)を
配合してなる組成物において、使用するチタン酸カリウ
ム繊維が主として K2O・6TiO2・nH2O(但しn=0又は1/2) なる化学式で示されるものからなり、かつ、水抽出性カ
リウム化合物が後記の測定法によるカリウム換算で0.30
重量%(チタン酸カリウム中)以下であることを特徴と
する結晶性熱可塑性樹脂組成物に関するものである。
本発明において用いられる結晶性熱可塑性樹脂は、ポ
リアリーレンサルファイド樹脂、ポリアセタール樹脂で
ある。
ここで、ポリアリーレンサルファイド樹脂とは一般式
Ar−Sで示される(但しArはアリール基)繰り返し
単位を70モル%以上有する重合体又は共重合体であり、
その代表的物質は構造式 で示される繰り返し単位を70モル%以上有するポリフェ
ニレンサルファイド又はその共重合体である。中でも温
度310℃、ずり速度1200/secの条件下で測定した溶融粘
度が10〜20000ポイズ、特に100〜5000ポイズの範囲にあ
るものが適当である。
また、ポリアセタール樹脂としては、ポリアセタール
ホモポリマー及び主鎖の大部分がオキシメチレン連鎖よ
りなるポリアセタールコポリマーのいずれも使用でき
る。
次に本発明において用いられるチタン酸カリウム繊維
について説明する。
一般にチタン酸カリウム繊維は下記一般式〔I〕で示
されるものであり、 K2O・mTiO2・nH2O ・・・・〔I〕 (但し、mは1〜8、n=0又は1/2) 中でもその構成比には大きな幅があるもののm=4とm
=6の共存よりなるものが一般的であるが、本発明にお
いて使用される特定のチタン酸カリウム繊維とは、一定
の純度以上でm=6、即ちK2O・6TiO2・nH2O(但しn=
0又は1/2)で示されるウィスカーよりなる特殊なもの
である。
mが4のものの存在は、その結晶構造等のため特定の
条件による水抽出試験により溶出するのに対し、m=6
の場合には溶出しない性質を有するため、水抽出試験に
よって本願に使用するチタン酸カリウム繊維を規定する
ことが出来る。
即ち本発明において用いられるチタン酸カリウム繊維
とはK2O・6TiO2・nH2Oを主とするものであり、K2O・4Ti
O2・nH2Oの如き水抽出性カリウム化合物が下記に記載し
た測定法による水抽出物のカリウム換算量で0.30重量%
(チタン酸カリウム中)以下のものである。
ここで水抽出カリウム換算量はチタン酸カリウム繊維
5gを水100ml中で10時間煮沸した後、水中に溶出したカ
リウムイオンを原子吸光分析法により測定することによ
り求めた値であり、チタン酸カリウム繊維中の好ましく
ない成分である水抽出性カリウム化合物の多少は、これ
により相対的に表わされる。
チタン酸カリウム繊維中の水抽出カリウム換算量が0.
30重量%より多いものを用いた場合は、押出し、成形等
の溶融加工中に樹脂の劣化が起こり、物性が低下した
り、樹脂の変色が起こるため好ましくない。特に溶融状
態で長時間の滞留が余儀なくされる場合には、これらの
物性の低下は極めて著しいものとなる。よってより厳し
い条件下でも好ましい物性を、安定して維持するために
は水抽出カリウム換算量が0.20重量%以下であるのが好
ましく、特に0.10重量%以下が好ましい。
本発明に用いられるチタン酸カリウム繊維の形状につ
いては特に限定はなく、一般に用いられる平均繊維長5
〜200μm、平均繊維径0.05〜2.0μmのものがそのまま
本発明にも適用できる。好ましくは平均繊維長10〜30μ
m、平均繊維径0.1〜0.5μmのものである。
またチタン酸カリウム繊維の製造方法についても何ら
限定されるものではなく、前述した本発明の規定を満足
するものである限り、焼成法、溶融法、水熱法、フラッ
クス法、融体法、徐冷焼成法等によって製造されたも
の、或いはこれをもとに高温焼成、水洗等の後処理を施
したもの等がいずれも使用できる。
本発明において斯かるチタン酸カリウム繊維の配合量
は1〜60重量%(対組成物全量)である。チタン酸カリ
ウム繊維の配合が1重量%より少ない量では、樹脂の強
度、剛性等に対する補強効果が不充分なものとなり、逆
に60重量%を越えると押出し、成形等の加工が極めて困
難なものとなり好ましくない。よって補強効果、加工性
等を考慮すると、より好ましい配合量は3〜50重量%で
ある。
本発明においては斯かる如く、ポリアリーレンサルフ
ァイド樹脂又はポリアセタール樹脂に本願の特定のチタ
ン酸カリウム繊維を配合しただけでも充分な補強効果が
あり、成形品とした場合の表面状態も良く、摺動特性も
優れ、更に高温下で滞留させても、これらの特徴を殆ど
損なうことがなく好ましいが、更にイソシアネート化合
物、エポキシ化合物、シラン化合物及びチタネート化合
物から選ばれた1種又は2種以上を0.01〜5重量%(対
組成物全量)配合することにより、これらの特性は一段
と向上し好ましい。斯かる化合物としては、例えばヘキ
サメチレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソ
シアネート、トリレンジイソシアネート、γ−グリシド
キシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプ
ロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシク
ロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−メルカプ
トプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピ
ルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、γ
−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリイソステア
ロイルチタネート、イソプロピルトリデシルベンゼンス
ルホニルチタネート、テトライソプロピルビス(ジオク
チルホスファイト)チタネート、テトラオクチルビス
(ジトリデシルホスファイト)チタネート等が挙げられ
る。斯かる化合物は、樹脂及びチタン酸カリウム繊維と
同時に混合することも可能であり、又、予めチタン酸カ
リウム繊維を斯かる化合物で表面処理した形で配合して
も良い。
また本発明の組成物には、目的に応じて、更に繊維
状、粉粒状、板状の充填剤を配合することも可能であ
り、また融点が160℃より低い結晶性熱可塑性樹脂、非
結晶性熱可塑性樹脂を補助的に配合しても良い。
繊維状充填剤としては、ガラス繊維、アスベスト繊
維、カーボン繊維、アルミナ繊維、ジルコニア繊維、窒
化硼素繊維、窒化珪素繊維、硼素繊維、更にステンレ
ス、アルミニウム、チタン、銅、真鍮等の金属の繊維状
物などの無機質繊維状物質が挙げられる。
一方、粉粒状充填剤としてはカーボンブラック、石英
粉末、ガラスビーズ、ガラス粉、硅酸アルミニウム、カ
オリン、タルク、クレー、硅藻土、酸化鉄、酸化チタ
ン、酸化亜鉛、アルミナの如き金属の酸化物、炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウムの如き金属の炭酸塩、硫酸カ
ルシウム、硫酸バリウムの如き金属の硫酸塩、その他炭
化硅素、窒化硅素、窒化硼素、各種金属粉末等が挙げら
れる。
又、板状充填剤としてはマイカ、ガラスフレーク、各
種の金属箔等が挙げられる。
また本発明の組成物には、更に一般の熱可塑性樹脂及
び熱硬化性樹脂に添加される公知の物質、即ち、可塑
剤、酸化防止剤や紫外線吸収剤等の安定剤、帯電防止
剤、界面活性剤、難燃剤、染料や顔料等の着色剤及び流
動性や離型性の改善のための滑剤、潤滑剤及び結晶化促
進剤(核剤)等も要求性能に応じ適宜使用することが出
来る。
本発明の樹脂組成物は、一般に熱可塑性樹脂組成物の
調製に用いられる設備と方法により調製することが出来
る。即ち必要な成分を混合し、一軸又は2軸の押出機を
使用して混練し、押出して成形用ペレットとすることが
出来、必要成分の一部を予めマスターバッチとして調製
し、これを混合、成形する方法、又各成分の分散混合を
よくするため使用するポリマーの一部又は全部を粉砕し
て微粉末とし、混合溶融押出すること等、何れも可能で
ある。
〔実施例〕
以下実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。
実施例1〜4及び比較例1〜2 ポリフェニレンサルファイド樹脂に、第1表に示す如
く、水抽出カリウム換算量の異なるチタン酸カリウム繊
維を40重量%を混合した後、押出機にて約310℃で溶融
混練して押出し、ペレットを製造した。このペレットを
140℃で熱風乾燥後、シリンダー温度約310℃、金型温度
150℃、射出圧力600kg/cm2で射出成形することにより試
験片を作成し、ASTM試験法により物性を測定した。
また成形機内滞留テストとして成形機内に300℃で30
分間滞留させた後、試験片を成形したものについても同
様にして評価した。変色(ΔE)は色差計を用いて、L,
a,b値を測定し、式 (但し、L0,a0,b0はカラーの初期値,L1,a1,b1は滞留処
理後の値を示す)で求められる値である。結果を第1表
に示す。
尚、水抽出カリウム換算量は、前述した通り、チタン
酸カリウム5gを水100ml中で10時間煮沸した時、水中に
溶出したカリウムを原子吸光分析法で測定することによ
り求めた値であり、この値は煮沸時間を20時間まで延長
しても実質上変わることはなかった。
実施例5〜8及び比較例3〜4 ポリアセタール樹脂〔ポリプラスチックス(株)製、
商品名「ジュラコンM90」〕を用い、チタン酸カリウム
繊維の配合量を20重量%とした以外は実施例1〜4と同
様の方法で評価した。尚、押出温度は約200℃、成形条
件はシリンダー温度約190℃、金型温度65℃、射出圧力7
50kg/cm3で行った。また、成形機内滞留テストは200
℃、60分間の滞留で行った。結果を第2表に示す。
〔発明の効果〕 以上の説明並びに実施例により明らかな如く、ポリア
リーレンサルファイド樹脂及びポリアセタール樹脂から
選ばれた結晶性熱可塑性樹脂に、水抽出性カリウム化合
物の共存量が少なく、これを水抽出カリウム換算量で表
した値が0.30重量%以下のチタン酸カリウム繊維を配合
してなる本発明の組成物は、優れた強度と色相の安定性
を有し、しかも高温下、長期間の滞留においてもこれら
の特性が損なわれることのない優れた熱安定性を有する
ものであり、極めて商品価値の高いものである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−241966(JP,A) 特開 昭61−190557(JP,A) 特開 昭61−264049(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ポリアリーレンサルファイド樹脂及びポリ
    アセタール樹脂から選ばれた結晶性熱可塑性樹脂にチタ
    ン酸カリウム繊維1〜60重量%(対組成物全量)を配合
    してなる組成物において、使用するチタン酸カリウム繊
    維が主として K2O・6TiO2・nH2O(但しn=0又は1/2) なる化学式で示されるものからなり、かつ、水抽出性カ
    リウム化合物が発明の詳細な説明の欄に記載の測定法に
    よるカリウム換算で0.30重量%(チタン酸カリウム中)
    以下であることを特徴とする結晶性熱可塑性樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】更にエポキシ化合物、イソシアネート化合
    物、シラン化合物及びチタネート化合物から選ばれた1
    種又は2種以上の物質を含有する特許請求の範囲第1項
    に記載の結晶性熱可塑性樹脂組成物。
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