JP3181556B2

JP3181556B2 - 強化ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物

Info

Publication number: JP3181556B2
Application number: JP23375398A
Authority: JP
Inventors: 幹夫仲井
Original assignee: Polyplastics Co Ltd
Current assignee: Polyplastics Co Ltd
Priority date: 1991-03-05
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH11116804A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は強化ポリアリーレン
サルファイド樹脂組成物及びその成形品に関する。更に
詳しくは、本発明は特に成形品の表面が良好で表面光沢
に優れ、なおかつ耐熱性、成形性に優れ、更に機械的物
性にも優れたポリアリーレンサルファイド樹脂組成物に
関し、特に自動車、電気・電子機器、その他、耐熱性、
機械的物性と表面平滑性の要求される部品材料、例えば
ランプリフレクター等に好適な材料に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
電気・電子機器部品材料、自動車機器部品材料、化学機
器部品材料には、高い耐熱性でかつ耐化学薬品性を有
し、なおかつ難燃性の熱可塑性樹脂が要求されてきてい
る。ポリフェニレンサルファイド（PPS)樹脂に代表され
るポリアリーレンサルファイド樹脂は、この要求に応え
る樹脂の一つであり、需要を伸ばしている。しかし、こ
の樹脂はやや高価であり、単独では脆弱であるため、ガ
ラス繊維、炭素繊維等の繊維状の強化剤またはその他の
充填剤を配合し、機械的物性などを改善することが広く
行われている。しかしながら、このような一般の無機充
填剤、特に機械的強度に著しい改善効果が見られるガラ
ス繊維や炭素繊維等の繊維状強化剤の配合は、流動性を
悪化させるとともに、特に成形品表面の平滑性が非常に
悪くなり、表面光沢が悪化するという大きな欠点を有す
る。そこでポリアリーレンサルファイド樹脂の成形性や
機械的強度の補強効果に優れ、しかも成形品表面の平滑
性や光沢等の優れた成形品を与える強化樹脂組成物が強
く要望されているが、いまだにその目的を充分満足する
ものは得られていないのが実情である。本発明は、かか
る問題点に鑑み、成形性が優れ、優れた機械的物性と耐
熱性を有し、しかも成形品とした場合の表面が平滑で光
沢が優れた強化ポリアリーレンサルファイド樹脂材料を
提供することを目的としたものである。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記の課題を
解決すべく研究した結果、従来のポリアリーレンサルフ
ァイド樹脂を主成分とし、ガラス繊維、炭素繊維等を使
用した繊維強化組成物による成形品の表面状態が悪いの
は、強化剤として使用する繊維状物質に原因があること
を見出し、かかる表面粗化を生じることなく、しかも強
化効果を有する繊維状物質について広く探索検討した結
果、以下に示す特定の鉱物繊維又はセラミック繊維が極
めて有効であることを発見し、本発明を完成したもので
ある。即ち本発明は (A) ポリアリーレンサルファイド樹脂 100重量部に、 (B) 化学組成が酸化物換算でSiO₂ 35 〜50重量％、Al₂O
₃８〜20重量％、CaO10〜40重量％、MgO ３〜20重量％
よりなり、その平均径が２〜10μm 、平均繊維長が200
〜800 μm の鉱物繊維又はセラミック繊維を１〜200 重
量部［但し、該鉱物繊維又はセラミック繊維の１／５
（重量比）より多量のガラス繊維及び／又は炭素繊維と
の併用を除く］配合して成る強化ポリアリーレンサルフ
ァイド樹脂組成物に関するものである。

【０００４】

【発明の実施の形態】本発明の組成物における(A) 成分
としてのポリアリーレンサルファイド樹脂は、主として
繰り返し単位-(-Ar-S-)-（但しArはアリーレン基）で構
成されたものである。アリーレン基(-Ar-)としては、例
えば、ｐ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｏ−フェ
ニレン基、置換フェニレン基（但し置換基はアルキル
基、好ましくはC₁〜C₅のアルキル基、又はフェニレン
基）、p,p'−ジフェニレンスルフォン基、p,p'−ビフェ
ニレン基、p,p'−ジフェニレンエーテル基、p,p'−ジフ
ェニレンカルボニル基、ナフタレン基などが使用でき
る。この場合、前記のアリーレン基から構成されるアリ
ーレンサルファイド基の中で、同一の繰り返し単位を用
いたポリマー、即ちホモポリマーを用いることができ、
又組成物の加工性という点から、異種繰り返し単位を含
んだコポリマーが好ましい場合もある。ホモポリマーと
しては、アリーレン基としてｐ−フェニレン基を用い
た、ｐ−フェニレンサルファイド基を繰り返し単位とす
る実質上線状のものが特に好ましく用いられる。又、コ
ポリマーとしては、前記のアリーレン基からなるアリー
レンサルファイド基の中で、相異なる２種以上の組み合
わせが使用できるが、中でもｐ−フェニレンサルファイ
ド基を主とし、ｍ−フェニレンサルファイド基を含む組
み合わせが特に好ましく用いられる。この中でｐ−フェ
ニレンサルファイド基を60モル％以上、より好ましくは
70モル％以上含む実質上線状のものが耐熱性、成形性、
機械的特性等の物性上の点から適当である。この場合、
成分の繰り返し単位がランダム状のものより、ブロック
状に含まれているもの（例えば特開昭61−14228 号公報
に記載のもの）が、加工性が良く且つ、耐熱性、機械的
物性も優れており、好ましく使用できる。本発明に使用
する(A) 成分としてのポリアリーレンサルファイド樹脂
は、比較的低分子量の線状ポリマーを酸化架橋又は熱架
橋により溶融粘度を上昇させ、成形加工性を改良したポ
リマーも使用できるが、２官能性モノマーから縮重合に
よって得られる実質的に線状構造の高分子量ポリマーを
使用することもできる。得られる成形物の物性は後者の
実質的に線状構造ポリマーのほうが高く好ましい場合が
多い。又、本発明のポリアリーレンサルファイド樹脂と
しては、前記のポリマーの他に、モノマーの一部分とし
て３個以上の官能基を有するモノマーを混合使用して重
合した架橋ポリアリーレンサルファイド樹脂、又はこれ
を前記の線状ポリマーにブレンドした配合樹脂も用いる
ことができ好適である。

【０００５】次に本発明に於て(B) 成分として用いる強
化剤は、化学的構成成分が酸化物として示した場合、Si
O₂ 35 〜50重量％、Al₂O₃８〜20重量％、CaO 10〜40重
量％、MgO ３〜20重量％より成る鉱物繊維又はセラミッ
ク繊維であり、更にFeO を10重量％以下で、又、TiO₂、
MnO 、Na₂O、K₂O 等の成分を夫々３重量％以下で含有し
ていてもよい。本発明はかかる化学組成より成る鉱物繊
維又はセラミック繊維を配合することによって、本発明
の目的とする成形品の機械的物性に対する強化効果を充
分発揮し、しかも一般に使用されているガラス繊維、炭
素繊維等の繊維状強化剤に比し、特にその表面状態を著
しく改善した成形品を得るに至ったのである。強化剤と
しての成分含量が上記本発明の範囲を外れると機械的物
性や成形品の表面状態等の少くとも何れかが悪化し好ま
しくない。例えばSiO₂含量が50重量％を越えると一般の
ガラス繊維に近似し、成形品とした場合の表面状態を悪
化させ、又、35重量％未満であると機械的物性に対する
補強効果が減退する傾向にある。又、Al₂O₃、CaO 、Mg
O についてもその含量が過大又は過少であると機械的物
性に対する強化効果が減退し、或いは成形品の表面状態
に対する効果も充分でなく、又、調製時の取扱い、成形
性、耐熱性等にも好ましくない場合が生じる。又、本発
明において(B) 成分の鉱物繊維又はセラミック繊維は平
均繊維径が２〜10μm 、平均繊維長200 〜800 μm の範
囲が好ましく、特に好ましくは平均径４〜８μm 、平均
繊維長200 〜800 μm である。繊維径が小なるものはそ
の製造が困難となり、過大であると機械的物性に関する
補強効果が減退する。又、繊維長が過少であるとこれ又
補強効果を減退し、過大であると組成物の流動性を阻害
し成形加工性の見地から好ましくなく、又、成形品の表
面状態も充分でなくなる。本発明の(B) 成分として用い
る繊維状強化剤は特定の天然の岩石、例えば玄武岩等の
火成岩等や、製鉄等の際に副生する高炉スラグを溶融し
て加工精製し、紡糸して、所望の繊維径に繊維化するこ
とにより上記の化学成分を含有する繊維として調製され
る。これは、次いで適当な破砕機又は切断機で破砕又は
切断し、一部粉状のものを含んだまま使用しても良く、
又、必要ならば切断後、これを分級して適当な繊維長の
ものを選択使用してもよい。かかる(B) 成分としの鉱物
繊維又はセラミック繊維は市販品から入手することもで
きる（例えば、ROCKWOOL LAPINUS社製、商品名「LAPINU
S ROCKFIL 」、或いは新日本製鉄（株）製、商品名「エ
スファイバーFF」等) 。本発明に於て使用する(B) 成分
の強化剤は、そのまま使用してもよいが、公知の表面処
理剤例えば有機シラン系化合物、有機ボラン系化合物、
エポキシ系化合物、有機チタネート系化合物、イソシア
ネート系化合物等のカップリング剤等で表面処理又収束
処理して使用してもよく、又組成物の調製の際同時に添
加してもよい。特にアミノアルコキシシラン、エポキシ
アルコキシシラン、ビニルアルコキシシラン、メルカプ
トアルコキシシラン等による表面処理、又は添加は機械
的物性に対し有効である。又、(B) 成分の強化剤は組成
物調製時の毛羽立ち、飛散等を防ぐため他の適当な有機
物質を用いて収束したものを用いてもよい。本発明にお
いて(B) 成分の含有量は、ポリアリーレンサルファイド
樹脂100 重量部に対し１〜200 重量部、好ましくは５〜
150 重量部である。(B) 成分の配合量が過少の場合は機
械的物性に対する補強効果が充分でなく、又、過大にな
ると成形性が悪化し、且つ成形品の表面状態も悪化して
本発明の目的を達成し難く好ましくない。尚、本発明の
組成物は特に本発明の目的を阻害しなければ、例えば弗
素樹脂繊維、芳香族ポリアミド繊維の如き高融点の有機
高分子繊維やチタン酸カリ繊維等の少量の併用は可能で
ある。併し、通常、ポリアリーレンサルファイド樹脂の
強化剤として広く使用されているガラス繊維や炭素繊維
の併用は前述の如く成形品の表面状態を著しく悪化させ
る作用を有し、本発明の目的に支障を生じるため併用し
ないことが望ましく、仮に併用するとしても、極めて僅
少、例えば(B) 成分である鉱物繊維又はセラミック繊維
の1/5 以下に限定すべきである。

【０００６】次に本発明の組成物は特に必須とされるも
のではないが、上記(B) 成分と共に更に(C) 成分として
粉粒状（中空状も含む）又は板状の充填剤を配合するこ
とが出来る、かかる充填剤(C) は特に成形時の収縮率の
異方性をなくし、そり変形を抑制し寸法精度を改善する
上で、又、電気的性質や耐熱性を改善する上で、(B)成
分と併用することが好ましい。これは目的に応じて粉
状、粒状、球状、中空状又は板状のうち任意のものが併
用され、２種以上であってもよい。かかる充填剤(C) の
併用は成形品としてその表面状態をあまり阻害すること
がなく、目的とする成形品に上記の如く物性のバランス
をはかる上で有効である。かかる(C) 成分の例をあげる
と、粉粒状充填剤としては、溶融シリカ、石英粉末、ガ
ラスビーズ、ガラス粉、硅酸カルシウム、硅酸アルミニ
ウム、カオリン、タルク、クレー、硅藻土、ウォラスト
ナイトの如き硅酸塩、酸化鉄、酸化チタン、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、(B) 成分と同質の、又は他のSiO₂-Al₂O₃系の粉粒体
等が挙げられる。板状充填剤としては、マイカ、ガラス
フレーク、タルク等が挙げられる。又、中空状充填剤と
しては、シラスバルーン、金属バルーン、ガラスバルー
ン、SiO₂- Al₂O₃系中空粒子等が挙げられる。かかる充
填剤(C) は平均粒径が、一般の粉粒状物の場合は20μm
以下、好ましくは10μm 以下、球状物又は平板状物の場
合は50μm 以下、好ましくは40μm 以下である、充填剤
(C) はその形状により上記の限度を越えると成形品の表
面状態を阻害する傾向にあり、本発明の目的とする成形
品の表面状態からみて好ましくない。又、充填剤(C) の
配合量はポリアリーレンサルファイド樹脂100 重量部に
対し、150 重量部以下、好ましくは 130重量部以下であ
り、又、(B) 成分との和がポリアリーレンサルファイド
樹脂100 重量部に対し250 重量部以下好ましくは200重
量部以下である。(C) 成分、或いは(B) 成分と(C) 成分
の和が過大であると成形性に問題を生じ成形品の表面状
態の点でも好ましくない。かかる充填剤(C) もそのまま
使用してもよいが、(B) 成分と同様にカップリング剤に
より表面処理、又は他の有機物質により収束して使用し
てもよい。

【０００７】本発明の組成物にはその目的を逸脱しない
範囲で、他の熱可塑性樹脂、例えばポリ塩化ビニル樹
脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂等のビニル系樹脂、ポリカ
ーボネート系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹
脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ
エーテル系樹脂、ポリスルホン系樹脂、エポキシ樹脂、
天然ゴム、合成ゴム等を補助的に少量配合することも出
来る。又、難燃剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、滑剤、
離型剤、核剤、発泡剤、架橋剤、着色剤等の添加剤を必
要に応じ加えても差し支えない。

【０００８】本発明の組成物の調製法は種々の公知の方
法で溶融混練して調製することが出来る。例えば所要の
成分を予めタンブラー又はヘンシェルミキサーの如き混
合機で均一に混合し、これを一軸又は二軸の押出機に供
給し、溶融混練してペレットとしこれを成形に供するの
が一般的である。又ペレット化に際し、押出機で一旦溶
融した(A) 成分に(B) 成分及び必要に応じ(C) 成分を加
えてもよく、この方法によれば繊維状物の破損を防ぐ上
で有効である。又、必要成分を混合後、直接成形機に供
給し、溶融混練後そのまま成形してもよい。

【０００９】

【発明の効果】上記説明及び実施例に示す如く、本発明
の組成物は優れた成形性、耐熱性、機械的物性を有し、
ポリアリーレンサルファイド樹脂の繊維状強化剤として
公知のガラス繊維や炭素繊維を配合した組成物に比べて
特に成形品とした場合の平滑性、光沢等表面状態が著し
く改善され、外観良好でかかる性状の要求される各種機
器材料、例えば光反射等を目的とする機器部品等に好適
に使用される。又、かかる表面状態はその成形品に塗装
やスパッタリング、メッキ、真空蒸着、イオンプレーテ
ィング等、表面に薄膜を被覆加工する様な場合にも、平
滑な表面状態を得るのに有効である。

【００１０】

【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００１１】実施例１〜12、比較例１〜10 ポリフェニレンサルファイド樹脂(PPS) に、表１に示す
如き本発明の強化剤(B) 及び比較のため(B')を、場合に
より粉粒状又は板状充填剤(C) を加え、ブレンダーでよ
く混合し、これをシリンダー温度 310℃の押出機で溶融
混練し、ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物のペレ
ットをつくった。次いで、射出成形機でシリンダー温度
320℃、金型温度 150℃で試験片を成形し、物性値（引
張強伸度、曲げ特性）を測定した。また、成形品表面の
平滑性を測定するために、射出成形機を用いてシリンダ
ー温度 320℃、金型温度 150℃で120mm ×120mm ×３mm
の平板を成形し、写像性測定器（スガ試験機製）を使用
して、反射光の鮮明度を測定した。即ち、光を45°の角
度で試料成形板に入射し、45°の反射光を、巾1.0mm の
光学くしを通過させ、光学くしの透過光の明部最大値Ｍ
と暗部の最小値ｍを受光器により計測し、次式により像
鮮明度（％）を求めた。

【００１２】（光源；タングステンフィラメント、光波
長：400〜700nm ）

【００１３】

【数１】

【００１４】この値が大きければ鮮明度が高く、試料板
が平滑であることを示し、小さければ“ボケ”または
“歪み”を生じ、試料板表面が粗いことを示す。

【００１５】結果を表２及び表３に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】

【表３】

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】(A) ポリアリーレンサルファイド樹脂 100
重量部に、 (B) 化学組成が酸化物換算でSiO₂ 35 〜50重量％、Al₂O
₃８〜20重量％、CaO10〜40重量％、MgO ３〜20重量％
よりなり、その平均径が２〜10μm 、平均繊維長が200
〜800 μm の鉱物繊維又はセラミック繊維を１〜200 重
量部［但し、該鉱物繊維又はセラミック繊維の１／５
（重量比）より多量のガラス繊維及び／又は炭素繊維と
の併用を除く］配合して成る強化ポリアリーレンサルフ
ァイド樹脂組成物。
【請求項２】更に(C）粉粒状及び又は板状充填剤を１〜
150 重量部配合して成る請求項１記載の強化ポリアリー
レンサルファイド樹脂組成物。