JP2838406B2 - 自己補強性重合体複合物及びその製法 - Google Patents
自己補強性重合体複合物及びその製法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は、自己補強性（self−reiforced）重合体複
合物及びその製法に係り、さらに詳しくは、ポリエーテ
ルイミドと、強化剤として作用する溶融加工可能な完全
芳香族ポリエステルとでなる新規な自己補強性重合体複
合物及びその製法に係る。
合物及びその製法に係り、さらに詳しくは、ポリエーテ
ルイミドと、強化剤として作用する溶融加工可能な完全
芳香族ポリエステルとでなる新規な自己補強性重合体複
合物及びその製法に係る。
従来の技術 繊維強化重合体複合物は公知であり、広く使用されて
いる。改善された強度及び増大されたこわさを有する重
合体は、適当な補強用繊維を使用することによって得ら
れる。最も広く使用されている補強用繊維はガラス、炭
素及びアラミド〔又は「Kevlar」（E.I.du Pont de Nem
ours社の登録商標）〕である。
いる。改善された強度及び増大されたこわさを有する重
合体は、適当な補強用繊維を使用することによって得ら
れる。最も広く使用されている補強用繊維はガラス、炭
素及びアラミド〔又は「Kevlar」（E.I.du Pont de Nem
ours社の登録商標）〕である。
上述の如き補強重合体複合物の製造で使用される基材
重合体は、ポリエチレン、ポリスチレン及びその共重合
体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミ
ド及びポリエステル（ポリブチルテルフタレート等）の
如き広範な熱可塑性物質である。これらの重合体は熱可
塑性であり、無定形又は半結晶性である。これらは、重
合鎖における各単量体ユニットが相互に回転自由であっ
て、重合鎖がランダム形と考えられるため、フレキシブ
ル・チェーン重合体と呼ばれている。
重合体は、ポリエチレン、ポリスチレン及びその共重合
体、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミ
ド及びポリエステル（ポリブチルテルフタレート等）の
如き広範な熱可塑性物質である。これらの重合体は熱可
塑性であり、無定形又は半結晶性である。これらは、重
合鎖における各単量体ユニットが相互に回転自由であっ
て、重合鎖がランダム形と考えられるため、フレキシブ
ル・チェーン重合体と呼ばれている。
さらに最近では、熱可塑性のフレキシブル・チェーン
重合体のマトリックス内に、溶融加工可能な完全芳香族
ポリエステルの長く、連続性で、主として単一方向に配
向した繊維を包含してなる自己補強性重合体複合物が開
発されている。このような重合体複合物は、米国特許出
願第901,573号（1986年８月29日出願）（特開昭62−116
666号に対応）に記載されている。記載の如く、完全芳
香族ポリエステル〔サーモトロピック液晶重合体（LC
P）とも称される〕の繊維は、基材重合体のマトリック
スと完全芳香族ポリエステルとを適当な混合−押出装置
（たとえば押出機−静圧ミキサー・セットアップ、又は
ツインスクリュー押出機）内で混合することによってそ
の場で形成される。その中に開示されている重合体複合
物は、LCP2.5ないし50重量％を含有するポリカーボネー
ト/LCP複合物、及びLCP5ないし30重量％を含有するポリ
エーテルイミド/LCP複合物である。ポリカーボネート/L
CP複合物はLCP2.5、５又は10重量％を含有する組成にお
いてのみ長い連続性の繊維構造を示し、LCP25又は50％
を含有する組成では、長い連続性のLCP繊維が見られ
ず、機械特性も劣っている。これに対し、ポリエーテル
イミド/LCP複合物は、テストした全組成範囲（LCP5ない
し30重量％）において長い連続性のLCP繊維を有してい
た。各種のブレンドにおいて実現された引張強さの最高
は151メガパスカル（MPa）である（LCP10重量％を含有
する混合物において）。引張モジュラス（GPa）はLCP含
量の増大につれて連続的に上昇するが、その上昇率はLC
P20ないし30重量％の間で平らとなる。最大の衝撃強さ
はLCP10％で達成され、LCP20又は30重量％を含有する複
合物は、LCP10％を含有する複合物よりも低い衝撃強さ
を有する。要約すれば、前記米国特許出願に開示されて
いるポリエーテルイミド/LCP複合物の物理特性の内いく
つかのものは、一般に純粋なポリエーテルイミドのもの
よりも優れてはいるが、高性能な利用場面で要求される
特性としてはもの足りないものである。
重合体のマトリックス内に、溶融加工可能な完全芳香族
ポリエステルの長く、連続性で、主として単一方向に配
向した繊維を包含してなる自己補強性重合体複合物が開
発されている。このような重合体複合物は、米国特許出
願第901,573号（1986年８月29日出願）（特開昭62−116
666号に対応）に記載されている。記載の如く、完全芳
香族ポリエステル〔サーモトロピック液晶重合体（LC
P）とも称される〕の繊維は、基材重合体のマトリック
スと完全芳香族ポリエステルとを適当な混合−押出装置
（たとえば押出機−静圧ミキサー・セットアップ、又は
ツインスクリュー押出機）内で混合することによってそ
の場で形成される。その中に開示されている重合体複合
物は、LCP2.5ないし50重量％を含有するポリカーボネー
ト/LCP複合物、及びLCP5ないし30重量％を含有するポリ
エーテルイミド/LCP複合物である。ポリカーボネート/L
CP複合物はLCP2.5、５又は10重量％を含有する組成にお
いてのみ長い連続性の繊維構造を示し、LCP25又は50％
を含有する組成では、長い連続性のLCP繊維が見られ
ず、機械特性も劣っている。これに対し、ポリエーテル
イミド/LCP複合物は、テストした全組成範囲（LCP5ない
し30重量％）において長い連続性のLCP繊維を有してい
た。各種のブレンドにおいて実現された引張強さの最高
は151メガパスカル（MPa）である（LCP10重量％を含有
する混合物において）。引張モジュラス（GPa）はLCP含
量の増大につれて連続的に上昇するが、その上昇率はLC
P20ないし30重量％の間で平らとなる。最大の衝撃強さ
はLCP10％で達成され、LCP20又は30重量％を含有する複
合物は、LCP10％を含有する複合物よりも低い衝撃強さ
を有する。要約すれば、前記米国特許出願に開示されて
いるポリエーテルイミド/LCP複合物の物理特性の内いく
つかのものは、一般に純粋なポリエーテルイミドのもの
よりも優れてはいるが、高性能な利用場面で要求される
特性としてはもの足りないものである。
発明の開示 発明者らは、前述の米国特許出願第901,573号に開示
されたものと比較して、完全芳香族ポリエステルの割合
を増大させ、逆にポリエーテルイミドの割合を低下させ
る場合、完全芳香族ポリエステル繊維強化ポリエーテル
イミド複合物において、非常に改善された物理特性が得
られること見出した。
されたものと比較して、完全芳香族ポリエステルの割合
を増大させ、逆にポリエーテルイミドの割合を低下させ
る場合、完全芳香族ポリエステル繊維強化ポリエーテル
イミド複合物において、非常に改善された物理特性が得
られること見出した。
従って、本発明は（ａ）ポリエーテルイミド約65ない
し約５重量％（全重合体量に対して）、及び（ｂ）溶融
加工可能な完全芳香族ポリエステル約35ないし約95重量
％（全重合体量に対して）でなり、前記ポリエステル
が、前記ポリエーテルイミドのマトリックス内でその場
合で形成された長い連続性の主として単一方向に配向し
た繊維状であることを特徴とする自己補強性重合体複合
物を提供するものである。完全芳香族ポリエステルの量
は、全重合体量に対して、好ましくは約40ないし約75重
量％である。
し約５重量％（全重合体量に対して）、及び（ｂ）溶融
加工可能な完全芳香族ポリエステル約35ないし約95重量
％（全重合体量に対して）でなり、前記ポリエステル
が、前記ポリエーテルイミドのマトリックス内でその場
合で形成された長い連続性の主として単一方向に配向し
た繊維状であることを特徴とする自己補強性重合体複合
物を提供するものである。完全芳香族ポリエステルの量
は、全重合体量に対して、好ましくは約40ないし約75重
量％である。
発明を実施するための最良の形態 本発明による新規重合体複合物の調製に必要な原料
は、ポリエーテルイミド及び溶融加工可能な完全芳香族
ポリエステルである。本発明による新規な重合体複合物
は、ポリエーテルイミド約65ないし約５重量％と溶融加
工可能な完全芳香族ポリエステル約35ないし95重量％と
を、両方の重合体が溶融可能な温度において混合し、得
られたブレンドを溶融相で押出し、冷却し、本発明によ
る重合体複合物を回収することによって調製される。
は、ポリエーテルイミド及び溶融加工可能な完全芳香族
ポリエステルである。本発明による新規な重合体複合物
は、ポリエーテルイミド約65ないし約５重量％と溶融加
工可能な完全芳香族ポリエステル約35ないし95重量％と
を、両方の重合体が溶融可能な温度において混合し、得
られたブレンドを溶融相で押出し、冷却し、本発明によ
る重合体複合物を回収することによって調製される。
ポリエーテルイミドは、高い耐熱性、大きい強度及び
モジュラス、良好な電気特性及び適度な加工容易性によ
って特徴づけられる無定形、高能率加工性の熱可塑性物
質である。この重合体は、その分子構造内にエーテル結
合が存在するため、フレキシブル・チェーン重合体であ
る。Gneral Electric社から商標名「ULTEM」として市販
されている非強化性及びガラス繊維強化性のポリエーテ
ルイミドを使用できる。本発明を実施する際の原料とし
ては、非強化性のものが適している。ポリエーテルイミ
ドに関しては、「モダン・プラスチックス・エンサイク
ロペディア（Modern Plastics Encycropedia）1984−19
85」（McGraw Hill社出版）58頁に簡単に記載されてい
る（化学構造を含む）。
モジュラス、良好な電気特性及び適度な加工容易性によ
って特徴づけられる無定形、高能率加工性の熱可塑性物
質である。この重合体は、その分子構造内にエーテル結
合が存在するため、フレキシブル・チェーン重合体であ
る。Gneral Electric社から商標名「ULTEM」として市販
されている非強化性及びガラス繊維強化性のポリエーテ
ルイミドを使用できる。本発明を実施する際の原料とし
ては、非強化性のものが適している。ポリエーテルイミ
ドに関しては、「モダン・プラスチックス・エンサイク
ロペディア（Modern Plastics Encycropedia）1984−19
85」（McGraw Hill社出版）58頁に簡単に記載されてい
る（化学構造を含む）。
ポリエステル原料は、米国特許第3,991,014号、第4,0
67,852号、第4,083,829号、第4,130,545号、第4,161,47
0号、第4,318,842号及び第4,468,364号及びG.W.Calunda
nnら「異方性重合体、その合成及び特性」〔ケミカルリ
サーチ、XXVI合成重合体に関するRobert A Welchカンフ
ァレンス（1982年11月15−17日ヒューストン、テキサス
で開催）からのリプリント〕247−291頁に開示されてい
るものの如き溶融加工可能な完全芳香族ポリエステルで
ある。溶融加工可能なポリエステル又はサーモトロピッ
クポリエステルも、溶融相であっても異方性を発揮する
ため、液晶重合体（LCP）として記載されうる。
67,852号、第4,083,829号、第4,130,545号、第4,161,47
0号、第4,318,842号及び第4,468,364号及びG.W.Calunda
nnら「異方性重合体、その合成及び特性」〔ケミカルリ
サーチ、XXVI合成重合体に関するRobert A Welchカンフ
ァレンス（1982年11月15−17日ヒューストン、テキサス
で開催）からのリプリント〕247−291頁に開示されてい
るものの如き溶融加工可能な完全芳香族ポリエステルで
ある。溶融加工可能なポリエステル又はサーモトロピッ
クポリエステルも、溶融相であっても異方性を発揮する
ため、液晶重合体（LCP）として記載されうる。
完全芳香族ポリエステルは、加工温度がオーバーラッ
プするようポリエーテルイミドとマッチするものでなけ
ればならない。すなわち、完全芳香族ポリエステルの融
点が、ポリエーテルイミドの溶融加工温度範囲内に存在
しなければならない。
プするようポリエーテルイミドとマッチするものでなけ
ればならない。すなわち、完全芳香族ポリエステルの融
点が、ポリエーテルイミドの溶融加工温度範囲内に存在
しなければならない。
本発明による一連の特に好適な重合体組成物又は複合
物は、基材重合体としてポリエーテルイミド、及び完全
芳香族ポリエステルとして融点約275℃を有するサーモ
トロピック液晶重合体〔Celanese Research社から商品
名「Victoria A 950」（旧名称では「LCP−2000」）と
して市販されているもの〕からなるものである、この重
合体は、たとえば米国特許第4,161,470号及び米国特許
剤4,468,364号の実施例４に開示されているように、主
として６−オキシ−２−ナフトイル部約25−30モル％及
びｐ−オキシ−ベンゾイル部約70−75モル％でなるもの
と考えられる。
物は、基材重合体としてポリエーテルイミド、及び完全
芳香族ポリエステルとして融点約275℃を有するサーモ
トロピック液晶重合体〔Celanese Research社から商品
名「Victoria A 950」（旧名称では「LCP−2000」）と
して市販されているもの〕からなるものである、この重
合体は、たとえば米国特許第4,161,470号及び米国特許
剤4,468,364号の実施例４に開示されているように、主
として６−オキシ−２−ナフトイル部約25−30モル％及
びｐ−オキシ−ベンゾイル部約70−75モル％でなるもの
と考えられる。
最終主成物における完全芳香族ポリエステルの量は、
基材重体合及び完全芳香族ポリエステルの合計重量に対
して、約35ないし約95重量％、好ましくは約40ないし約
75重量％、特に好ましくは約50ないし約75重量％であ
る。
基材重体合及び完全芳香族ポリエステルの合計重量に対
して、約35ないし約95重量％、好ましくは約40ないし約
75重量％、特に好ましくは約50ないし約75重量％であ
る。
驚くべきことには、ポリエステルをポリエーテルイミ
ドと混合する間に、たとえばポリエステルの量が大きい
場合でも、ポリエステルの長い連続した繊維が形成され
る。たとえば、完全芳香族サーモトロピックポリエステ
ル70重量％及びポリエーテルイミド30重量％を含有する
重合体複合物においても、混合条件を適当に選択する場
合には生成物はポリエーテルイミドのマトリックス内に
存在する長い連続するポリエステル繊維を含有してい
る。好適な混合条件については後述する。
ドと混合する間に、たとえばポリエステルの量が大きい
場合でも、ポリエステルの長い連続した繊維が形成され
る。たとえば、完全芳香族サーモトロピックポリエステ
ル70重量％及びポリエーテルイミド30重量％を含有する
重合体複合物においても、混合条件を適当に選択する場
合には生成物はポリエーテルイミドのマトリックス内に
存在する長い連続するポリエステル繊維を含有してい
る。好適な混合条件については後述する。
他の物質は必要ではないが、存在していてもよい。こ
のように、完全芳香族ポリエステルに加えて、ガラス、
炭素、又はアラミドの如き他の付加補強剤を添加して混
合複合重合体を調製することも本発明の範囲内に包含さ
れる。付加補強繊維を基材重合体又はポリエステルに配
合することができる。付加繊維によって提供される強化
は多くの場合必要ではないが、非常に大きいこわさ（又
は非常に大きい強さ）の強化重合体複合物が望まれる場
合には、かかる要求は、従来の重合体／繊維複合物の場
合に必要とされるような高い強化剤量とすることなく、
本発明によって達成される。
のように、完全芳香族ポリエステルに加えて、ガラス、
炭素、又はアラミドの如き他の付加補強剤を添加して混
合複合重合体を調製することも本発明の範囲内に包含さ
れる。付加補強繊維を基材重合体又はポリエステルに配
合することができる。付加繊維によって提供される強化
は多くの場合必要ではないが、非常に大きいこわさ（又
は非常に大きい強さ）の強化重合体複合物が望まれる場
合には、かかる要求は、従来の重合体／繊維複合物の場
合に必要とされるような高い強化剤量とすることなく、
本発明によって達成される。
所望に応じて、顔料及びフィラー、カップリング剤、
難燃剤、潤滑剤、離型剤、可塑化剤及び紫外線安定剤の
如き他の添加剤を基材重合体及び完全芳香族ポリエステ
ルに混合できる。このような添加剤の使用は、重合体の
加工の分野で公知である。
難燃剤、潤滑剤、離型剤、可塑化剤及び紫外線安定剤の
如き他の添加剤を基材重合体及び完全芳香族ポリエステ
ルに混合できる。このような添加剤の使用は、重合体の
加工の分野で公知である。
物理的混合物を調製するため、ポリエーテルイミド及
び完全芳香族ポリエステルを大気温度で混合する。この
際、最終生成物において望まれる各種付加成分を混合し
てもよい。ついで、物理的混合物を、一般的条件下、た
とえば温度約100ないし約150℃、約６ないし24時間の条
件下、減圧オーブン内において乾燥させる。乾燥した配
合重合体（場合により、添加物を含む）を、両重合体の
融点よりも高い温度で、充分の混合を行って繊維を形成
させうる適当な混合装置において完全に混合させる。得
られたブレンドを約300ないし約350℃の範囲内の温度で
溶融加工する。たとえば、混合装置としては、適当な静
圧ミキサーと直列に接続された単一スクリュー押出機又
はツインスクリュー押出機がある。当分野で公知の他の
混合装置を使用できる。ついで、ブレンドをストランド
として押出し、固化後、ペレットに切断する。
び完全芳香族ポリエステルを大気温度で混合する。この
際、最終生成物において望まれる各種付加成分を混合し
てもよい。ついで、物理的混合物を、一般的条件下、た
とえば温度約100ないし約150℃、約６ないし24時間の条
件下、減圧オーブン内において乾燥させる。乾燥した配
合重合体（場合により、添加物を含む）を、両重合体の
融点よりも高い温度で、充分の混合を行って繊維を形成
させうる適当な混合装置において完全に混合させる。得
られたブレンドを約300ないし約350℃の範囲内の温度で
溶融加工する。たとえば、混合装置としては、適当な静
圧ミキサーと直列に接続された単一スクリュー押出機又
はツインスクリュー押出機がある。当分野で公知の他の
混合装置を使用できる。ついで、ブレンドをストランド
として押出し、固化後、ペレットに切断する。
好適な混合装置は、押出機、静圧ミキサー及び押出ダ
イス（ここを通って基材重合体及び液晶重合体のブレン
ドが押出される）を包含する。加熱された６−エレメン
ト Koch ミキサー（静圧ミキサー）と直列に接続された
４つの加熱セクションを有する単一スクリュー押出機、
押出機とKochミキサーとの間のアダプター及びKoch ミ
キサーの出口側で作動する直径0.2cm（1/16インチ）の
押出ダイスを使用することによって良好な結果が得られ
た。
イス（ここを通って基材重合体及び液晶重合体のブレン
ドが押出される）を包含する。加熱された６−エレメン
ト Koch ミキサー（静圧ミキサー）と直列に接続された
４つの加熱セクションを有する単一スクリュー押出機、
押出機とKochミキサーとの間のアダプター及びKoch ミ
キサーの出口側で作動する直径0.2cm（1/16インチ）の
押出ダイスを使用することによって良好な結果が得られ
た。
ツインスクリュー押出機を使用することによっても良
好な結果が得られた。ここで使用したツインスクリュー
押出機は、共動回転する直径30mmのツインスクリュー
（500rpm以下の速度で回転できる）を有するツインスク
リュー押出機 ZSK 30（Werner and Pfleiderer社）であ
る。この場合使用した回転数は200rpmである。使用した
ツインスクリュー押出機は直列に位置する５つの独立し
て制御可能な加熱域を有する。実験では、第１域を約28
0℃に維持し、他の４つの域を約310℃ないし330℃に維
持した。
好な結果が得られた。ここで使用したツインスクリュー
押出機は、共動回転する直径30mmのツインスクリュー
（500rpm以下の速度で回転できる）を有するツインスク
リュー押出機 ZSK 30（Werner and Pfleiderer社）であ
る。この場合使用した回転数は200rpmである。使用した
ツインスクリュー押出機は直列に位置する５つの独立し
て制御可能な加熱域を有する。実験では、第１域を約28
0℃に維持し、他の４つの域を約310℃ないし330℃に維
持した。
加工処理温度は、両重合体が溶融加工可能な温度、す
なわちポリエーテルイミドが溶融又は一般的な混合装置
で加工されうるほど充分に軟化でき、かつ完全芳香族ポ
リエステルの融点よりも高い温度である。混合操作の開
始特、成分を加工温度まで加熱し、その後、所望温度範
囲に維持する。好適な装置の場合、成分を単一スクリュ
ー押出機の供給端に近い温度に加熱し、その後、独立し
て調節可能な加熱域を適当にコントロールすることによ
って適切な加工温度に維持する。
なわちポリエーテルイミドが溶融又は一般的な混合装置
で加工されうるほど充分に軟化でき、かつ完全芳香族ポ
リエステルの融点よりも高い温度である。混合操作の開
始特、成分を加工温度まで加熱し、その後、所望温度範
囲に維持する。好適な装置の場合、成分を単一スクリュ
ー押出機の供給端に近い温度に加熱し、その後、独立し
て調節可能な加熱域を適当にコントロールすることによ
って適切な加工温度に維持する。
生成する重合体組成物又はブレンドは、ポリエーテル
イミドがマトリックスを構成し、完全芳香族ポリエステ
ルが押出方向に配向した単一方向性の長い連続した繊維
又はストランド状で存在する自己補強性重合体複合物で
ある。繊維の直径は主として10μ以下、一般に約１ない
し約10μであり、他の直径を有する繊維を得ることもで
きる。重合体複合物は、完全芳香族繊維が固状繊維とし
て混合装置に供給されず、むしろ混合処理の間にその場
で生成されるため、自己補強性として特徴づけられる。
重合体複合物における成分の割合は供給物の実質的に同
じである。
イミドがマトリックスを構成し、完全芳香族ポリエステ
ルが押出方向に配向した単一方向性の長い連続した繊維
又はストランド状で存在する自己補強性重合体複合物で
ある。繊維の直径は主として10μ以下、一般に約１ない
し約10μであり、他の直径を有する繊維を得ることもで
きる。重合体複合物は、完全芳香族繊維が固状繊維とし
て混合装置に供給されず、むしろ混合処理の間にその場
で生成されるため、自己補強性として特徴づけられる。
重合体複合物における成分の割合は供給物の実質的に同
じである。
生成した重合体複合物を、所望により、さらに加工す
ることもできる。たとえば、重合体複合物を粒状化し、
成形製品、テープ、フィルム又は繊維とすることができ
る。このような成形は、押出成形、射出成形等の常法に
よって達成される。成形複合物製品は射出成形によって
製造される。また、フィルムは溶融押出又は鋳造法の如
き常法によって製造される。さらに繊維は一般的な溶融
紡糸法によって製造される、本発明の重合体複合物は特
に射出成形に適している。
ることもできる。たとえば、重合体複合物を粒状化し、
成形製品、テープ、フィルム又は繊維とすることができ
る。このような成形は、押出成形、射出成形等の常法に
よって達成される。成形複合物製品は射出成形によって
製造される。また、フィルムは溶融押出又は鋳造法の如
き常法によって製造される。さらに繊維は一般的な溶融
紡糸法によって製造される、本発明の重合体複合物は特
に射出成形に適している。
本発明の生成物は、引張モジュラス、引張強さ及びノ
ッチ付Izod衝撃強さを含む格別の機械特性を示す。機械
特性、特に引張強さは、前述の米国特許出願第901,573
号に開示されたポリエーテルイミド／完全芳香族ポリエ
ステル複合物（完全芳香族ポリエステルの量が全重合体
量に対して約５ないし約30重量％である）のものよりも
明らかに大きい。本発明の重合体複合物の機械特性は、
その多くは、「混合物の法則（Rule of Mixtures）」か
ら予測される値よりも高いものである。「混合物の法
則」については、Lawrence E. Nielsen「メカニカル・
プロパティーズ・オブ・ポリマーズ・アンド・コンポジ
ティーズ（Mechanical Properties of Polymers and Co
mposities）」vol.2,Marcel Dekker社発行、1974に述べ
られており、中でも455頁及び465頁の記載が興味深い。
さらに、本発明のポリエーテルイミド／完全芳香族ポリ
エステルブレンドが、完全芳香族ポリエステルが長く、
連続した、主として単一方向に配向した繊維状で存在す
る複合体であることの事実も、同じ完全芳香族ポリエス
テルとポリカーボネートとの混合物では、完全芳香族ポ
リエステルの含量が25重量％であっても繊維構造を示さ
ないことから驚くべきことであり、予期し得ないもので
ある。
ッチ付Izod衝撃強さを含む格別の機械特性を示す。機械
特性、特に引張強さは、前述の米国特許出願第901,573
号に開示されたポリエーテルイミド／完全芳香族ポリエ
ステル複合物（完全芳香族ポリエステルの量が全重合体
量に対して約５ないし約30重量％である）のものよりも
明らかに大きい。本発明の重合体複合物の機械特性は、
その多くは、「混合物の法則（Rule of Mixtures）」か
ら予測される値よりも高いものである。「混合物の法
則」については、Lawrence E. Nielsen「メカニカル・
プロパティーズ・オブ・ポリマーズ・アンド・コンポジ
ティーズ（Mechanical Properties of Polymers and Co
mposities）」vol.2,Marcel Dekker社発行、1974に述べ
られており、中でも455頁及び465頁の記載が興味深い。
さらに、本発明のポリエーテルイミド／完全芳香族ポリ
エステルブレンドが、完全芳香族ポリエステルが長く、
連続した、主として単一方向に配向した繊維状で存在す
る複合体であることの事実も、同じ完全芳香族ポリエス
テルとポリカーボネートとの混合物では、完全芳香族ポ
リエステルの含量が25重量％であっても繊維構造を示さ
ないことから驚くべきことであり、予期し得ないもので
ある。
本発明の重合体複合物は、広い範囲の温度及び周波数
に対しても安定して高い耐熱性及び良好な電気特性を示
すことによっても特徴づけられる。本発明の重合体複合
物は良好な耐炎性をも有する。
に対しても安定して高い耐熱性及び良好な電気特性を示
すことによっても特徴づけられる。本発明の重合体複合
物は良好な耐炎性をも有する。
本発明の重合体複合物は、大きい引張強さ、大きいモ
ジュラス及び良好な耐衝撃性が要求される又は少なくと
も強く望まれる利用分野で特に有効である。これらの生
成物は、特に電気、電子、航空機及び自動車の各分野で
有効である。中でも、本発明による重合体複合物は、シ
ートモールディング法によって製造されている現在の複
合体素材の代用物として、自動車及び航空機の分野で有
効である。本発明の生成物は、より高速でかつより少な
い消費電力で製造されるため、予め繊維が調製される従
来の複合物と比較して生産コストが低くなる。繊維の調
製とい付加工程、繊維を調製するための機械のコスト及
び時間等の無駄が回避できる。
ジュラス及び良好な耐衝撃性が要求される又は少なくと
も強く望まれる利用分野で特に有効である。これらの生
成物は、特に電気、電子、航空機及び自動車の各分野で
有効である。中でも、本発明による重合体複合物は、シ
ートモールディング法によって製造されている現在の複
合体素材の代用物として、自動車及び航空機の分野で有
効である。本発明の生成物は、より高速でかつより少な
い消費電力で製造されるため、予め繊維が調製される従
来の複合物と比較して生産コストが低くなる。繊維の調
製とい付加工程、繊維を調製するための機械のコスト及
び時間等の無駄が回避できる。
下記実施例を参照して、本発明をさらに詳述する。し
かしながら、これらの実施例は本発明を説明するための
ものであって、本発明の精神を限定するものではない。
かしながら、これらの実施例は本発明を説明するための
ものであって、本発明の精神を限定するものではない。
実施例で使用されているポリエーテルイミドは、Gene
ral Electric社からULTEM 1000として市販されているも
のである。
ral Electric社からULTEM 1000として市販されているも
のである。
また、実施例で使用した溶融加工可能な完全芳香族ポ
リエステルは、Celanese Research社から商品名Vectra
A 950として市販されているサーモトロピック重合体で
ある。この重合体は融点275℃を有し、６−オキシ−２
−ナフトイル部約25−30モル％及びｐ−オキシ−ベンゾ
イル部70−75モル％でなるものと考えられる。
リエステルは、Celanese Research社から商品名Vectra
A 950として市販されているサーモトロピック重合体で
ある。この重合体は融点275℃を有し、６−オキシ−２
−ナフトイル部約25−30モル％及びｐ−オキシ−ベンゾ
イル部70−75モル％でなるものと考えられる。
ポリエーテルイミドメルト/Vactra A 950メルトの見
掛け上の粘度比は、せん断速度118秒-1、310℃で約67.4
である。この比は、せん断速度の増大に伴って増大す
る。
掛け上の粘度比は、せん断速度118秒-1、310℃で約67.4
である。この比は、せん断速度の増大に伴って増大す
る。
実施例１ ポリエーテルイミド（ULTEM 1000）と完全芳香族ポリ
エステル（Vectra A950）との混合物を、これら２種類
の重合体のペレットを大気温度で乾燥混合し、この混合
物を減圧オーブンにおいて、110℃で24時間乾燥するこ
とによって調製した。得られた乾燥ペレット混合物をWe
rner and Pfleiderer社製のツインスクリュー押出機ZSK
30に充填した。この押出機は、共に200rpmで回転する２
つの共動回転スクリュー及び５つの加熱域を有する。第
１域（入口端にある）を280℃に維持し、他の域を310℃
又は330℃に維持した。
エステル（Vectra A950）との混合物を、これら２種類
の重合体のペレットを大気温度で乾燥混合し、この混合
物を減圧オーブンにおいて、110℃で24時間乾燥するこ
とによって調製した。得られた乾燥ペレット混合物をWe
rner and Pfleiderer社製のツインスクリュー押出機ZSK
30に充填した。この押出機は、共に200rpmで回転する２
つの共動回転スクリュー及び５つの加熱域を有する。第
１域（入口端にある）を280℃に維持し、他の域を310℃
又は330℃に維持した。
重合体ブレンドを細かいロッドとして押出し、大気温
度において、水で冷却した。ついで、冷却したロッドを
ペレット化した、下記条件で作動すうるNewburyモデルH
2 40RSの射出成形機にペレットを供給した。
度において、水で冷却した。ついで、冷却したロッドを
ペレット化した、下記条件で作動すうるNewburyモデルH
2 40RSの射出成形機にペレットを供給した。
バレル温度 後方域 290℃ 中間域 325℃ 前方域 325℃ ノズル温度セッティング 100％ 型温度 150℃ スクリュー速度セッティング（max） 11.0 射出速度セッティング（max） 11.0 射出圧力 2600psi ２次射出圧力 750psi 背圧 150psi 全射出時間 ４秒 ２次射出時間 ２秒 サイクル時間 30秒 この射出成形した混合物のサンプルについて、走査電
子顕微鏡（SEM）モデルISI−SX−40（International Sc
ientific Instruments）で観察を行い、直径３ないし５
μの繊維状であることが見られた。これら繊維は実質的
に成形方向に配向し、物質の表面を通って広く分布し、
長さ方向にほぼ連続していた。
子顕微鏡（SEM）モデルISI−SX−40（International Sc
ientific Instruments）で観察を行い、直径３ないし５
μの繊維状であることが見られた。これら繊維は実質的
に成形方向に配向し、物質の表面を通って広く分布し、
長さ方向にほぼ連続していた。
各重合体ブレンドの射出成形サンプルについて、衝撃
テスト及び応力ひずみ引張テストを行った。
テスト及び応力ひずみ引張テストを行った。
衝撃テストについては、ASTM D235Cに従い、深さ約0.
32cmのノッチ有する長さ6.3cmのダンベル形サンプル
〔標準伸長バー（standard tensile bars）〕を使用
し、2.0 1b及び5.0 1bの振子を使用して実施した。衝撃
強さ（J/m）及びノッチ１インチ当りの力（Ft−1b/in）
は第１表に示すとおりであった。
32cmのノッチ有する長さ6.3cmのダンベル形サンプル
〔標準伸長バー（standard tensile bars）〕を使用
し、2.0 1b及び5.0 1bの振子を使用して実施した。衝撃
強さ（J/m）及びノッチ１インチ当りの力（Ft−1b/in）
は第１表に示すとおりであった。
Monsanto引張テスター（モデルＴ−10）を使用し、射
出成形によって得られたミニ伸長バー（mini tensile b
ar）（0.625×0.123×0.06インチ）について引張強さ
（MPa）及び引張モジュラス（GPa）を測定した。結果を
下記の第１表に示す。
出成形によって得られたミニ伸長バー（mini tensile b
ar）（0.625×0.123×0.06インチ）について引張強さ
（MPa）及び引張モジュラス（GPa）を測定した。結果を
下記の第１表に示す。
同様にして、純粋なポリエーテルイミド（PEI）及び
純粋な完全芳香族ポリエステル（LCP）を射出成形し
た。ミニ伸長バーに関する結果を第１表に示す。この表
に示す引張モジュラスはひずみ１％で測定したものであ
り、引張強さは最大の応力（純粋なポリエーテルイミド
を除き、ずべての材料について破壊時に生じた）で測定
したものであり、伸び率は破壊時のものである。
純粋な完全芳香族ポリエステル（LCP）を射出成形し
た。ミニ伸長バーに関する結果を第１表に示す。この表
に示す引張モジュラスはひずみ１％で測定したものであ
り、引張強さは最大の応力（純粋なポリエーテルイミド
を除き、ずべての材料について破壊時に生じた）で測定
したものであり、伸び率は破壊時のものである。
引張モジュラス、引張強さ及びノッチ付きIzod衝撃強
さを、複合物中に存在する完全芳香族ポリエステル（LC
P）の割合（重量％）を関数をして、それぞれ第１図、
第２図及び第３図にグラフとして図示した。第４図は30
/70 PEI/LCP複合物、純粋なPET及び純粋なLCPについて
の応力ひずみ曲線を示す。
さを、複合物中に存在する完全芳香族ポリエステル（LC
P）の割合（重量％）を関数をして、それぞれ第１図、
第２図及び第３図にグラフとして図示した。第４図は30
/70 PEI/LCP複合物、純粋なPET及び純粋なLCPについて
の応力ひずみ曲線を示す。
第１図ないし第４図中で使用する各符号は次のとおり
である。
である。
Ｅ＝モジュラス σ＝最大引張強さ MTB＝ミニ伸長バー STB＝標準伸長バー STM＝静圧ミキサー TS＝ツインスクリュー押出機 第１図、第２図及び第３図及び第１表から、本発明に
よるポリエーテルイミド／完全芳香族ポリエステル複合
物（すなわち、完全芳香族ポリエステル40％又はそれ以
上を含有するもの）の物理特性が公知のポリエーテルイ
ミド／完全芳香族ポリエステル複合物（すなわち、完全
芳香族ポリエステル30重量％以下を含有するもの）より
も明らかにかつ予想できないほど優れていることが理解
される。
よるポリエーテルイミド／完全芳香族ポリエステル複合
物（すなわち、完全芳香族ポリエステル40％又はそれ以
上を含有するもの）の物理特性が公知のポリエーテルイ
ミド／完全芳香族ポリエステル複合物（すなわち、完全
芳香族ポリエステル30重量％以下を含有するもの）より
も明らかにかつ予想できないほど優れていることが理解
される。
実施例２ この実施例は、Koch静圧ミキサー及び押出ダイスヘッ
ドを具備する単一スクリュー押出機におけるポリエーテ
ルイミド／完全芳香族ポリエステル複合物の調製例を開
示する。結果は前記実施例１で得られたものと概して同
様であった。
ドを具備する単一スクリュー押出機におけるポリエーテ
ルイミド／完全芳香族ポリエステル複合物の調製例を開
示する。結果は前記実施例１で得られたものと概して同
様であった。
ここで使用したスクリュー押出機は（Killon Extrude
rs社製）である。この押出機は５つの加熱域を有し、ス
クリューは30rpmで回転する。第１域（入口端にある）
を280℃に維持し、他の域を330℃に維持した。押出機と
Koch静圧ミキサーとの間のアダプターを、個別ヒーター
温度コントローラシステムを使用して330℃に維持し
た。静圧ミキサーの入口における圧力を、組込まれた圧
力トンスデューサーによって記録した。
rs社製）である。この押出機は５つの加熱域を有し、ス
クリューは30rpmで回転する。第１域（入口端にある）
を280℃に維持し、他の域を330℃に維持した。押出機と
Koch静圧ミキサーとの間のアダプターを、個別ヒーター
温度コントローラシステムを使用して330℃に維持し
た。静圧ミキサーの入口における圧力を、組込まれた圧
力トンスデューサーによって記録した。
実施例１と同様にしてポリエーテルイミド及び完全芳
香族ポリエステルの物理的混合物を調製した。ついで、
これら混合物を単一スクリュー押出機の入口端に充填
し、上述の如く処理した。Kochミキサーの出口側のダイ
スヘッドからの重合体ブレンドの細かいロッドとして押
出し、大気温度において、水で冷却し、冷却されたロッ
ドをペレット化した。得られたペレットを、実施例１と
同じ条件下で作動する射出成形機NewburyモデルH2 40RS
に供給した。
香族ポリエステルの物理的混合物を調製した。ついで、
これら混合物を単一スクリュー押出機の入口端に充填
し、上述の如く処理した。Kochミキサーの出口側のダイ
スヘッドからの重合体ブレンドの細かいロッドとして押
出し、大気温度において、水で冷却し、冷却されたロッ
ドをペレット化した。得られたペレットを、実施例１と
同じ条件下で作動する射出成形機NewburyモデルH2 40RS
に供給した。
このようにして得られた押出ブレンドのサンプルを実
施例１と同様に走査電子顕微鏡（SEM）によって観察し
たところ、直径３−５μの繊維状であることが観察され
た。これら繊維は実質的に押出方向に配向し、押出成形
物の表面を通って広く分布しており、ほぼ長さ方向に連
続するものであった。実施例１と同様にして引張テスト
及び衝撃テストを行った。結果を第２表に示す。
施例１と同様に走査電子顕微鏡（SEM）によって観察し
たところ、直径３−５μの繊維状であることが観察され
た。これら繊維は実質的に押出方向に配向し、押出成形
物の表面を通って広く分布しており、ほぼ長さ方向に連
続するものであった。実施例１と同様にして引張テスト
及び衝撃テストを行った。結果を第２表に示す。
コントロールとして、純粋なポリエーテルイミド及び
純粋な完全芳香族ポリエステルのサンプルを同様にして
射出成形し、テストに供した。得られた結果を併わせて
第２表に示している。
純粋な完全芳香族ポリエステルのサンプルを同様にして
射出成形し、テストに供した。得られた結果を併わせて
第２表に示している。
以上、本発明について好適な具体例を参照して詳述し
たが、本発明の精神はこれらに限定されるものではな
く、幾多の変更が可能である。
たが、本発明の精神はこれらに限定されるものではな
く、幾多の変更が可能である。
第１図ないし第３図は完全芳香族ポリエステルの割合
（重量％）を関数として、それぞれ伸び率１％の引張モ
ジュラス、引張強さ（最大強さ）及びノッチ付Izod衝撃
強さを示すグラフ、第４図は本発明による好適な重合体
複合物（ポリエーテルイミド30重量％及び完全芳香族ポ
リエステル70重量％を含有する）、純粋なポリエーテル
イミド及び純粋な完全芳香族ポリエステルの応力ひずみ
曲線を示すグラフである。
（重量％）を関数として、それぞれ伸び率１％の引張モ
ジュラス、引張強さ（最大強さ）及びノッチ付Izod衝撃
強さを示すグラフ、第４図は本発明による好適な重合体
複合物（ポリエーテルイミド30重量％及び完全芳香族ポ
リエステル70重量％を含有する）、純粋なポリエーテル
イミド及び純粋な完全芳香族ポリエステルの応力ひずみ
曲線を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 サレッシュ・スワミナタン アメリカ合衆国オハイオ州アクロン市 イースト ビュクテル アベニュー 557 アパート ３ (56)参考文献 特開 昭59−174644（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−143060（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−215769（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−147172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−116666（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C08L 67/02 C08L 79/08
Claims (11)
- 【請求項１】高い引張モジュラス、引張強さ及び衝撃強
さを有する自己補強性重合体複合物において、該自己補
強性重合体複合物は、相互にオーバーラップする溶融加
工温度を有する（ａ）ポリエーテルイミド65〜５重量％
（全重合体量に対して）及び（ｂ）溶融相において異方
性である溶融加工可能な完全芳香族ポリエステル35〜95
重量％（全重合体量に対して）でなり、前記ポリエーテ
ルイミド65〜５重量％及び前記完全芳香族ポリエステル
35〜95重量％でなる混合物を、これら両重合体が溶融加
工可能な温度において混合し、得られたブレンドを溶融
相で押出しし、ついで、冷却させることによって、前記
完全芳香族ポリエステルが、前記ポリエーテルイミドの
マトリックス内に、その場で形成された長い連続性の主
として単一方向に配向した繊維状で存在するようにした
ことを特徴とする、自己補強性重合体複合物。 - 【請求項２】ポリエーテルイミド60〜25重量％及び完全
芳香族ポリエステル40〜75重量％（全重合体量に対し
て）でなることを特徴とする、請求項１記載の自己補強
性重合体複合物。 - 【請求項３】ポリエーテルイミド50〜25重量％及び完全
芳香族ポリエステル50〜75重量％（全重合体量に対し
て）でなることを特徴とする、請求項１記載の自己補強
性重合体複合物。 - 【請求項４】請求項１記載の自己補強性重合体複合物の
製法において、相互にオーバーラップする溶融加工温度
を有する（ａ）ポリエーテルイミド65〜５重量％（全重
合体量に対して）及び（ｂ）溶融相において異方性であ
る溶融加工可能な完全芳香族ポリエステル35〜95重量％
（全重合体量に対して）でなる混合物を、これら両重合
体が溶融加工可能な温度において混合し、得られたブレ
ンドを溶融相で押出しし、冷却させ、前記ポリエーテル
イミド及び前記完全芳香族ポリエステルでなり、前記完
全芳香族ポリエステルが、前記ポリエーテルイミドのマ
トリックス内に、その場で形成された長い連続性の主と
して単一方向に配向した繊維状で存在する自己補強性重
合体複合物を回収することを特徴とする、自己補強性重
合体複合物の製法。 - 【請求項５】完全芳香族ポリエステルの量が、全重合体
量に対して40〜75重量％であることを特徴とする、請求
項４記載の自己補強性重合体複合物の製法。 - 【請求項６】完全芳香族ポリエステルの量が、全重合体
量に対して50〜75重量％であることを特徴とする、請求
項４記載の自己補強性重合体複合物の製法。 - 【請求項７】ポリエーテルイミドと完全芳香族ポリエス
テルとの混合を、温度300〜350℃で行うことを特徴とす
る、請求項４記載の自己補強性重合体複合物の製法。 - 【請求項８】ポリエーテルイミド及び完全芳香族ポリエ
ステルの粒状物を、これら粒状物の物理的混合物を形成
する条件下で混合し、ついで両重合体が溶融加工可能な
温度での混合前に乾燥することを特徴とする、請求項４
記載の自己補強性重合体複合物の製法。 - 【請求項９】請求項１記載の重合体複合物から調製され
た成形複合物製品。 - 【請求項１０】請求項１記載の重合体複合物から溶融紡
糸して得られた繊維。 - 【請求項１１】請求項１記載の重合体複合物から溶融押
出して得られたフィルム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/050,705 US4835047A (en) | 1987-05-14 | 1987-05-14 | Wholly aromatic polyester fiber-reinforced polyetherimide composite and process for preparing same |
| US50,705 | 1987-05-14 | ||
| US050,705 | 1987-05-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01301749A JPH01301749A (ja) | 1989-12-05 |
| JP2838406B2 true JP2838406B2 (ja) | 1998-12-16 |
Family
ID=21966895
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63116781A Expired - Fee Related JP2838406B2 (ja) | 1987-05-14 | 1988-05-13 | 自己補強性重合体複合物及びその製法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4835047A (ja) |
| EP (1) | EP0291323B1 (ja) |
| JP (1) | JP2838406B2 (ja) |
| AT (1) | ATE125847T1 (ja) |
| CA (1) | CA1336930C (ja) |
| DE (1) | DE3854240T2 (ja) |
Families Citing this family (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0291801A3 (de) * | 1987-05-21 | 1990-09-12 | Akzo N.V. | Verfahren zum Herstellen von Fasern aus Polyätherimid und Fasern aus Polyätherimid |
| WO1989002939A1 (en) * | 1987-10-01 | 1989-04-06 | Toray Industries, Inc. | High-strength liquid crystal resin moldings, liquid crystal resin composites, and processes for their production |
| JP2621262B2 (ja) * | 1987-12-16 | 1997-06-18 | 東ソー株式会社 | 複合樹脂の製造方法 |
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