JP2610671B2

JP2610671B2 - 繊維強化熱可塑性樹脂組成物

Info

Publication number: JP2610671B2
Application number: JP63328597A
Authority: JP
Inventors: 淳加藤
Original assignee: ポリプラスチックス株式会社
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1988-12-26
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: EP0376616B1; CA2005900A1; EP0376616A3; BR8906741A; JPH02173047A; KR900009820A; KR930003378B1; DE68924838D1; ATE130335T1; DE68924838T2; EP0376616A2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、成形品の変形量が小さく寸法精度に優れ、
かつ優れた機械的性質を有する熱可塑性樹脂組成物に関
する。

〔従来の技術とその課題〕

熱可塑性樹脂は、単独でも種々の成形品に用いられて
いるが、利用分野によってはその性質、特に機械的物性
を改善する目的で、様々の強化剤、添加剤を配合するこ
とが行われてきた。そして高い機械的強度、剛性の要求
される分野においては、そのような成形品を得るため
に、ガラス繊維、カーボン繊維等を代表とする繊維状の
強化材を用いることが周知である。しかし、従来一般に
ガラス繊維を含む組成物は機械的強化、剛性等は高い
が、成形時或いはアニーリング時にこれらを配合した組
成物は異方性が増大し、成形品の変形即ち「そり」が生
じるという問題がある。

そしてこのような変形は、ポリブチレンテレフタレー
トの如く結晶性の高い樹脂においては、成形時又はそれ
以後の結晶化に伴う収縮性の故に特に著しい。それ故、
これ等の樹脂の成形材料としての適否は、その用途によ
っては化学的、熱的性質と共に、曲げ強度、剛性等の機
械的性質と変形との釣合を重視して決定しなければなら
ないが、一般に曲げ強度、剛性等の高いものは変形も大
きくなる傾向にある。

この機械的物性と変形との釣合は、寸法精度の要求さ
れる精密成形品の場合特に重要である。しかし成形品の
変形度を低減して、なおかつ曲げ強度、剛性等の機械的
性質の向上を図ることは極めて困難であり、特に結晶性
の熱可塑性樹脂においては精密な寸法の成形品を得るこ
とは至難である。

この点に関して本出願人は以前にガラス繊維と板状充
填剤とを併せて含有する組成物について提案（特願昭52
−37042号、特開昭53−121843号公報）を行い、かなり
の効果を得たが、一般に板状充填剤の使用は引張強度等
の低下をまねき、成形品の用途によっては尚不充分な場
合が存在する。

マトリックス樹脂が結晶性熱可塑性樹脂の場合、さら
に変形を低減させる手法として、非晶性熱可塑性樹脂を
添加併用することがある。しかし、一般に非晶性熱可塑
性樹脂を多量に併用することは結晶性熱可塑性樹脂の本
来の特長、例えば耐薬品性、熱変形温度等を損なうため
好ましくない場合が多い。

斯かる如く、従来より公知の方法では特に結晶性熱可
塑性樹脂の場合、変形と強度その他の特性とのバランス
を満足する樹脂組成物を得ることは至難であり、さらに
広範囲の用途展開をする際の大きな障害ともなり、更に
一層の改良が切望されていた。

〔課題を解決するための手段〕

かかる現状に鑑み、本発明者等は曲げ強度、剛性等の
機械的性質を低下させることなく、変形性を改善せしめ
た繊維強化熱可塑性樹脂の開発について鋭意検討を重ね
た結果、従来の如き、略円形又はそれに近い断面形状を
有する強化繊維に対し、扁平状の断面形状を有するガラ
ス繊維を特定の熱可塑性樹脂に混合することにより、曲
げ強度、剛性等の機械的性質、耐熱性、耐薬品性等樹脂
自身本来具えている特質を低下させることなく、成形品
の変形、即ち「そり，ねじれ」を低減できることを見出
し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は（Ａ）ポリブチレンテレフタレートとポリカーボネート
を主体とする熱可塑性樹脂、（Ｂ）断面積が２×10^-5〜８×10^-3mm²で、かつ長さ方
向に直角の断面の長径（断面の最長の直線距離）と短径
（長径と直角方向の最長の直線距離）の比が1.3〜10の
間にある扁平な断面形状を有するガラス繊維、全組成物
に対し１〜65重量％からなる繊維強化熱可塑性樹脂組成物に関するものであ
る。

以下、本発明の組成物の構成成分について詳しく説明
する。

本発明においては熱可塑性樹脂（Ａ）に特定の断面形
状、即ち扁平な断面を有するガラス繊維（Ｂ）が配合さ
れる。本発明で用いられるガラス繊維は断面が従来のよ
うな円形ではなく、扁平な形状であることを特徴として
いる。一般に、ガラス繊維に代表されるガラス繊維が配
合された組成物は成形時流動方向に繊維が配合するの
で、成形収縮率（樹脂成形品と金型との寸法差の百分
率）の異方性が大きくなり、変形が大となる。ところが
意外にも繊維状物質を配合した組成物でもその強化剤の
断面形状が本発明の如く扁平の場合には、成形収縮率の
異方性が小さくなり、変形、ソリが改善されることが判
明した。

本発明において使用する扁平な断面を有するガラス繊
維（Ｂ）とは、長さ方向に直角の断面に於いて、長径
（断面の最長の直線距離）と短径（長径と直角方向の最
長の直線距離）の比が1.3〜10、好ましくは1.5〜５、更
に好ましくは1.5〜４のものである。具体的な形状とし
ては、まゆ形、長円形、楕円形、半円若しくは円弧形、
矩形又はそれらの類似形であって、特にまゆ形に属する
ものが好ましい。

扁平断面を有するガラス繊維（Ｂ）は、比表面積が大
きくなり、繊維と樹脂との密着性が上がり、曲げ強度、
剛性等も改善される。この点からも中央部に凹みを有す
るまゆ形は好ましいガラス繊維である。

上記長径と短径の比が1.3より小さいものは変形に対
する効果がなく、また比が10を越えるものはその製造自
体が困難である。

又、ガラス繊維は比重を小さくする等の目的の為には
中空の繊維の使用も可能である。

次に上記ガラス繊維（Ｂ）の断面積は、大きくなるに
伴い充分な補強効果が得られなくなり、又、あまりに過
小になるとそれ自体の製造が困難になり、又取り扱い上
の問題も生じる。よって本発明におけるガラス繊維の断
面積は、２×10^-5〜８×10^-3mm²、好ましくは８×10^-5
〜８×10^-3mm²、特に好ましくは８×10^-5〜８×10^-4mm²
である。

次にガラス繊維の長さは任意であるが、成形品の機械
的性質と変形との兼ね合いにより、成形品の変形量を小
さくする為には短い方が好ましいが、機械的強度の面か
らは平均繊維長が少なくとも30μｍ以上で長い方が好ま
しく、要求される性能に応じて適宜選択される。通常は
50〜1000μｍが好ましい。

これらのガラス繊維（Ｂ）の使用にあたっては必要な
らば収束剤又は表面処理剤を使用することが望ましい。
この例を示せば、エポキシ系化合物、イソシアネート系
化合物、シラン系化合物、チタネート系化合物等の官能
性化合物である。これ等の化合物はあらかじめ表面処理
又は収束処理を施して用いるか、又は材料調製の際同時
に添加してもよい。

斯かる扁平断面を有する本発明のガラス繊維（Ｂ）
は、溶融ガラスを吐出するために使用するブッシングと
して、長円形、楕円形、矩形、スリット状等の適当な孔
形状を有するノズルを用いて紡糸することにより調製さ
れる。又、各種の断面形状（円形断面を含む）を有する
近接して設けられた複数のノズルから溶融ガラスを紡出
し、紡出された溶融ガラスを互いに接合して単一のフィ
ラメントとすることにより調製できる。

本発明において用いられるガラス繊維（Ｂ）の配合量
は組成物全量中１〜65重量％であり、好ましくは５〜50
重量％である。１重量％未満では所望の効果が得られ
ず、65重量％を越えると成形加工が困難になる。また、
併用される上記官能性表面処理剤の使用量はガラス繊維
に対し０〜10重量％、好ましくは0.05〜５重量％であ
る。

本発明に用いられる熱可塑性樹脂（Ａ）は、ポリブチ
レンテレフタレートとポリカーボネートを主体とする熱
可塑性樹脂混合樹脂である。即ち、本発明で効果が特に
顕著で好ましい熱可塑性樹脂は、成形時又は成形後の放
置に際し収縮を伴う結晶性熱可塑性樹脂（ポリブチレン
テレフタレート）を主体とするものであるが、非晶性熱
可塑性樹脂（ポリカーボネート）を併用する事により、
変形量は更に小さくなり、目的とする用途によっては好
ましい。

本発明の組成物には、更に公知の帯電防止剤、着色
剤、滑剤、離型剤、核剤、耐熱安定剤、紫外線安定剤、
難燃剤、界面活性剤、可塑剤、耐衝撃性改良剤等を添加
し、その使用目的に応じてその要求される性質を付与す
ることができる。

次に本発明の組成物の調製は、従来の強化充填剤入樹
脂の調製法として一般に用いられる方法により容易に調
製される。即ち、繊維状物質としては適当な寸法に集束
切断されたチョップドストランド或いはロービング又は
フィラメント状等のものを何れも常法通り使用出来る。
又、例えば各成分を混合した後、押出機により練込み押
出して、ペレットを調製し、しかる後成形する方法、一
旦組成の異なるペレット（マスターバッチ）を調製し、
そのペレットを所定量混合（稀釈）して成形に供し、成
形後に目的組成の成形品を得る方法、成形機に各成分を
直接仕込む方法等、何れも使用できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を示すが、本発明はこれに限定
されるものではない。尚、評価の方法は以下の通りであ
る。

変形量の測定 120mm角の平板状試験片（厚さ3mm）を成形し、試験片
をフラットな定盤の上に於いて試験片の変形部のうちの
最大部（定盤と試験片との隙間が最大の所）を変形量と
して測定した。

物性測定法引張強度:ASTM D638に準じて測定曲げ特性:ASTM D790に準じて強度、曲げ弾性率を測定し
た。

実施例１〜２、比較例１〜３表１に示す如く、ポリブチレンテレフタレートとポリ
カーボネートの混合樹脂に、まゆ形断面形状を有する長
さ3mmのチョップドガラス繊維（Ｂ）（断面の長径／短
径比約2.3、断面積約2.5×10^-4mm²）または更にガラス
フレークを添加、混合した後、40mm一軸押出機を用いて
ペレット状の組成物を調製した。次いでこのペレットを
用いて射出成形により各種試験片を作成し、前記の評価
を行った。又、比較のため、本願の要件に属さない円形
断面（直径約0.013mm）を有する長さ3mmのチョップドガ
ラス繊維をポリブチレンテレフタレート、又はポリブチ
レンテレフタレートとポリカーボネートの混合樹脂に添
加したもの、円形断面（直径約0.013mm）を有する長さ3
mmのチョップドガラス繊維とガラスフレークをポリブチ
レンテレフタレートとポリカーボネートの混合樹脂に添
加したものについても評価を行った。結果を併せて表１
に示す。

〔発明の効果〕以上の説明及び実施例により明らかな如く、特定の断
面形状を有するガラス繊維を配合してなる本発明の熱可
塑性樹脂組成物は、成形品の変形即ち「そり」を大巾に
改善することができ、しかも引張強度、曲げ特性等の機
械的強度を損なうこともなく、むしろ改善されており、
強度と変形のバランスのとれた特性を有するものであ
る。

本発明の組成物は、自動車、電気機器、一般機器等の
外装部品、構造部品、機構部品等に好適に用いられる。
即ち、その具体的な使用例を示せば、自動車のフェンダ
ー、フェーエルリッド、ルーバー、ランプハウジング、
アウタードアーハンドル等の外装部品、オーディオ、ビ
デオテープレコーダー、ステレオ等の構造部品（例えば
シャーシー）として有用なものである。又、コネクタ
ー、スイッチ、リレー、コイルボビン、キーステム、シ
ャーシ等の電気、電子部品、その他カメラ、ラジオ、フ
ァクシミリ、複写機、コンピューター等の各種OA機器、
ICケース、コンデンサーケース、モーター部品等の多岐
にわたる用途においても、好ましく用いられるものであ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリブチレンテレフタレートとポリ
カーボネートを主体とする熱可塑性樹脂、（Ｂ）断面積が２×10^-5〜８×10^-3mm²で、かつ長さ方
向に直角の断面の長径（断面の最長の直線距離）と短径
（長径と直角方向の最長の直線距離）の比が1.3〜10の
間にある扁平な断面形状を有するガラス繊維、全組成物
に対し１〜65重量％からなる繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項２】ガラス繊維（Ｂ）が、断面積８×10^-5〜８
×10^-3mm²で、かつ上記長径と短径の比が1.5〜５の間に
ある扁平な断面形状を有するものである請求項１記載の
繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】ガラス繊維（Ｂ）の断面形状が、まゆ形又
はその類似形である請求項１又は２記載の繊維強化熱可
塑性樹脂組成物。
【請求項４】ガラス繊維（Ｂ）の断面形状が、長円形、
楕円形、半円若しくは円弧形、矩形又はそれらの類似形
である請求項１又は２記載の繊維強化熱可塑性樹脂組成
物。