JP3216164B2 - 二輪車ホイール用樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、新規な二輪車ホイール
用樹脂組成物に関するものである。更に詳しくいえば、
本発明は剛性が高く、衝撃特性に優れ、軽量で耐久性が
高く、外観の良好な二輪車ホイール用樹脂材料に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、金属部品の樹脂化が盛んに行われ
ているが、自転車を始めとする二輪車用ホイールにおい
ても、金属製から樹脂製に変更することにより、軽量
化、防錆化による耐久性向上、デザインの自由度向上、
各種着色によるファッション性の向上などの利点が得ら
れるために、広く注目を浴びている。

【０００３】かかる樹脂製二輪車用ホイールについて
は、その素材に対して、剛性、靱性、耐熱性等が要求さ
れることから、エンジニアリングプラスチック、特にナ
イロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン６／６６共
重合樹脂等を主体とする強化ナイロン樹脂が一般に使用
されている。しかしながら、かかるナイロン樹脂は、大
気中の水分を吸湿して剛性が大きく低下することから、
設計段階でそれを折り込み、製品の肉厚化を施す必要が
あり、軽量化の要求が充分に達成されず、かつまたデザ
イン自由度に限界がある。

【０００４】かかる欠点を改良するために、繊維状の補
強材を大量に配合したり、吸湿性の低い材料を使用する
（例えば、特願平２−２９９２５２）ことが考えられる
が、前者は外観の低下と衝撃性の低下が著しく、後者の
方法も、外観の平滑性が不足する。成形品の平滑度が不
十分であると、商品価値が著しく低下するばかりか、泥
やゴミが表面に付着して除去しにくい為に汚れやすい。
また、キャリパーアームブレーキを使用する場合には、
リムと称されるホイール外周部の内側面での摩擦力によ
ってブレーキをかけるために、表面の平滑性に劣ると、
滑らかなブレーキ操作が出来ず極めて危険なため、二輪
車ホイール用材料としては適性を欠く結果となる。

【０００５】したがって、吸湿性が低く、剛性と靱性に
優れ、かつ外観の良好な樹脂製二輪車ホイール用組成物
は得られていないのが実情であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のナイロン樹脂組
成物は、吸湿による剛性低下が大きく、高い剛性を要求
される二輪車ホイール用材料としては、剛性面で必ずし
も充分ではない。吸湿性が低く剛性の高いポリアミド樹
脂としては、テレフタル酸やイソフタル酸などの芳香族
カルボン酸や、キシリレンジアミンなどの芳香族アミン
を共重合した芳香族ポリアミド樹脂が知られているが、
かかるポリアミド樹脂は衝撃性が低く、二輪車ホイール
用材料としては靱性が不足する。

【０００７】また、通常、剛性を高めるために繊維状補
強材を配合するが、補強材が得られる二輪車ホイールの
表面状態を荒くするために、外観の平滑性が損なわれ
る。したがって、かかる欠点を改良し、二輪車ホイール
に要求される、剛性と衝撃特性のバランスをとり、か
つ、良好な表面外観を得ることが要求されている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ナイロン
６、ナイロン６６、ナイロン６／６６共重合樹脂等の、
吸湿による剛性の低下を抑えて、かつ、充分な衝撃特性
と、外観の平滑性が得られる二輪車ホイール用樹脂組成
物を得るために鋭意検討を続けた結果、特定の組成物が
本要求を満足することを見い出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明の要旨は、 （Ａ）ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６樹
脂のうちから選ばれる、一種もしくは二種以上のポリア
ミド樹脂； １０〜９０重量％ （Ｂ）キシリレンジアミンと、α，ω−直鎖脂肪族二塩
基酸とから得られるポリアミド樹脂； ３〜４０重量
％ （Ｃ）α，β−不飽和カルボン酸もしくはその誘導体で
変性された、オレフィン系重合体； ２〜３０重量％ （Ｄ）繊維状強化材； ５〜４０重量％ を配合してなる二輪車ホイール用樹脂組成物である。

【００１０】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
に使用される（Ａ）成分である、ナイロン６樹脂、ナイ
ロン６６樹脂、ナイロン６／６６樹脂については、常法
にしたがって、それぞれ、ε−カプロラクタムの開環重
合、ヘキサメチレンジアミンとアジピン酸の重縮合、及
びそれらを共重合して得られた樹脂が使用出来る。ま
た、少量の添加剤や、少量の共重合成分を含有する市販
のナイロン６樹脂、ナイロン６６樹脂、ナイロン６／６
６共重合樹脂を使用してもよい。

【００１１】また、使用するナイロン樹脂の分子量等に
ついては特に制限は無いが、好ましくはＪＩＳ Ｋ−６
８１０に従って、９８％硫酸中、濃度１％、温度２５℃
にて測定した相対粘度が２〜５のものが好適に使用され
る。（Ａ）成分としては、かかる三種のナイロンのうち
一種、もしくは複数を併用してもよく、その配合量は、
組成物全体の１０〜９０重量％、好ましくは、２０〜７
０重量％である。

【００１２】本発明に使用される（Ｂ）成分である、キ
シリレンジアミンと、α，ω−直鎖脂肪族二塩基酸とか
ら得られるポリアミドは、キシリレンジアミンとして、
メタキシリレンジアミン単独または、メタキシリレンジ
アミン７０重量％以上とパラキシリレンジアミン３０重
量％以下とからなるジアミン混合物が使用される。ま
た、α，ω−直鎖脂肪族二塩基酸としては、一般式、

【００１３】

【化１】

【００１４】で表される炭素数６ないし１２のα，ω−
直鎖脂肪族二塩基酸が好ましく、具体的には、アジピン
酸、セバシン酸、スベリン酸、ウンデカン酸、ドデカン
酸等が挙げられ、成形性及び物性のバランスを考慮する
と、アジピン酸が特に好適である。かかるポリアミドの
分子量については、特に制約はないが、ＪＩＳ Ｋ−６
８１０に従って、９８％硫酸中、濃度１％、温度２５℃
にて測定した相対粘度で、１．５〜４．０の範囲のもの
が好適に使用される。このような（Ｂ）成分の配合量
は、３〜４０重量％、好ましくは、５〜２５重量％であ
る。配合量が少ないと、得られる組成物の剛性が不足
し、配合量が多すぎると、成形性が著しく悪化し、ヒケ
やソリが大きく外観の不良な成形品しか得られない。

【００１５】本発明で使用される（Ｃ）成分である変性
オレフィン系重合体は、α，β−不飽和カルボン酸もし
くはその誘導体で変性されたオレフィン系重合体であ
り、該α，β−不飽和カルボン酸もしくはその誘導体と
は、すなわち、（ａ）炭素数３〜１２のエチレン性不飽
和モノまたはジカルボン酸、（ｂ）炭素数１〜２９のア
ルコールと該モノカルボン酸とのエステル、該アルコー
ルと該ジカルボン酸のモノエステルおよびジエステル、
（ｃ）炭素数１〜１２のエチレン性不飽和ジカルボン酸
の無水物などを挙げることができる。このようなものの
具体例としては、メチルメタクリレート、ブチルアクリ
レート、エチルアクリレート、アクリル酸およびメタク
リル酸のアルキルエステル、マレイン酸、無水マレイン
酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸モノエステル、
マレイン酸及びフマル酸の炭素数２９までのアルキルモ
ノエステル、グリシジルメタクリレート、グリシジルア
クリレートなどが挙げられる。

【００１６】該変性オレフィン系重合体は、これらの
α，β−不飽和カルボン酸、もしくはその誘導体が、エ
チレン、プロピレン、ブテンなどのオレフィン重合体に
グラフト重合または、グラフト反応したものである。具
体的には、エチレン／プロピレン／ｇ−無水マレイン
酸、エチレン／ブテン／ｇ−無水マレイン酸、エチレン
／メチルアクリレート／メタクリル酸、エチレン／酢酸
ビニル／メタクリル酸、エチレン／プロピレン／１，４
−ヘキサジエン／ｇ−無水マレイン酸、エチレン／プロ
ピレン／ノルボルナルジエン／ｇ−無水マレイン酸、エ
チレン／プロピレン／テトラヒドロインデン／ｇ−フマ
ル酸、エチレン／グリシジルメタクリレート、エチレン
／酢酸ビニル／グリシジルメタクリレート、エチレン／
プロピレン／ｇ−テトラヒドロフルフリルメタクリレー
ト、エチレン／ブテン／ｇ−テトラヒドロフルフリルメ
タクリレート、エチレン／プロピレン／ｇ−無水マレイ
ン酸／ｇ−テトラヒドロフルフリルメタクリレート、エ
チレン／ブテン／ｇ−無水マレイン酸／ｇ−テトラヒド
ロフルフリルメタクリレート（ｇはグラフトを意味す
る）などのグラフト物を挙げることができる。

【００１７】この中で好ましいのは、オレフィン重合体
に無水マレイン酸をグラフトさせたものであり、更に好
ましくは、エチレンとプロピレンまたはブテンとの共重
合体に無水マレイン酸をグラフトさせたものである。
α，β−不飽和カルボン酸もしくはその誘導体の量は、
オレフィン系共重合体全体に対して、０．０１〜２重量
％の範囲が好ましい。

【００１８】本発明で使用されるオレフィン系共重合体
としては、ある程度柔軟性のあるものが衝撃性の向上効
果が高く、したがって、曲げ弾性率が、１００〜１５０
００kg／cm² 、好ましくは２００〜８０００kg／cm² の
範囲のものが用いられる。本発明で用いられる変性オレ
フィン系共重合体の配合量は、２〜３０重量％、好まし
くは、５〜２０重量％である。配合量が少ないと、靱性
が不足し、多すぎると剛性の低下が著しい。

【００１９】本発明で使用される繊維状強化材（Ｄ）と
は、ガラス繊維、炭素繊維、鉱物繊維、アスベスト繊
維、グラファイト繊維、シリカ繊維、シリカ・アルミナ
繊維、アルミナ繊維、窒化ケイ素繊維、ジルコニア繊
維、ホウ素繊維、窒化ホウ素繊維、ステンレス、アルミ
ニウム、チタン、銅、真鍮、マグネシウムなどの金属繊
維、ポリアミド、フッ素樹脂、ポリエステル、アクリル
などの有機質繊維等であり、なかではガラス繊維の使用
が好ましい。ガラス繊維を使用する場合には、形状や種
類に特に制限はなく、一般に熱可塑性樹脂用として市販
されるロービング、チョップトストランドのガラス繊維
の使用が可能である。なかでも、６〜１５μの繊維径の
ものが特に好ましく使用される。

【００２０】繊維状補強材の配合量は、５〜４０重量
％、好ましくは、１０〜３５重量％の範囲で選ばれる。
本発明で使用されるポリアミド樹脂（Ａ）と、キシリレ
ンジアミン含有ポリアミド樹脂（Ｂ）、変性ポリオレフ
ィン系共重合体（Ｃ）、及び、繊維状補強材（Ｄ）の配
合は、当該業者に周知の方法により混合され、具体的に
は、バンバリーミキサー、スーパーミキサー、ロールニ
ーダー、エクストルーダーなどが使用される。

【００２１】なかでも、エクストルーダーを用いて、樹
脂温度２２０〜３００℃で溶融混練する方法がより好ま
しい。また、混合の順序にしても特に制限はないが、特
に、 ポリアミド樹脂（Ａ）とキシリレンジアミン含有ポ
リアミド樹脂（Ｂ）と変性ポリオレフィン系共重合体
（Ｃ）とを混練後、繊維状補強材（Ｄ）を混練する方法 ポリアミド樹脂（Ａ）と変性ポリオレフィン系共重
合体（Ｃ）とを混練後、キシリレンジアミン含有ポリア
ミド樹脂（Ｂ）を混練し、更に繊維状補強材（Ｄ）を混
練する方法 ポリアミド樹脂（Ａ）と変性ポリオレフィン系共重
合体（Ｃ）とを混練後、更に繊維状補強材とを混練した
ものと、キシリレンジアミン含有ポリアミド樹脂（Ｂ）
と繊維状補強材（Ｄ）とを混練したものを、更に混練す
る方法 ポリアミド樹脂（Ａ）と、キシリレンジアミン含有
ポリアミド樹脂（Ｂ）、変性ポリオレフィン系共重合体
（Ｃ）、及び、繊維状補強材（Ｄ）を一括して混練する
方法などが挙げられる。

【００２２】また、全部を溶融混練せず、いわゆるペレ
ットブレンドとして、例えば ポリアミド樹脂（Ａ）と変性ポリオレフィン系共重
合体（Ｃ）とを混練後、更に繊維状補強材（Ｄ）とを混
練したものと、キシリレンジアミン含有ポリアミド樹脂
（Ｂ）と繊維状補強材（Ｄ）とを混練したものを、ペレ
ットブレンドして加工に供する方法 ポリアミド樹脂（Ａ）と変性ポリオレフィン系共重
合体（Ｃ）とを混練したものと、ポリアミド樹脂（Ａ）
と繊維状補強材（Ｄ）とを混練したものと、キシリレン
ジアミン含有ポリアミド樹脂（Ｂ）と繊維状補強材
（Ｄ）とを混練したものを、ペレットブレンドして加工
に供する方法 なども有効である。

【００２３】本発明の組成物においては、上記の配合物
以外に当該業者に周知の各種の添加剤、例えば、エポキ
シ化合物などの加水分解防止剤、パラフィンワックス、
脂肪酸エステルなどの滑剤、ヒンダードフェノール、リ
ン酸エステルや亜リン酸エステルなどの酸化防止剤、ト
リアジン系化合物などの耐候性改良剤、銅系の耐熱性改
良剤、顔料、染料などの着色剤、難燃剤、帯電防止剤、
シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ系粘土鉱物、ケイ
酸カルシウム、炭酸カルシウムなどの充填材などを付与
してもよい。また、本発明の組成物には、本発明の効果
を損なわない範囲内で、他の樹脂材料を混合して使用す
ることが出来る。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明を実施例によって具体的に説
明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り、これら
に限定されるものではない。

【００２５】参考例１〔キシリレンジアミン含有ポリア
ミド樹脂の製造法〕 メタキシリレンジアミン５．４５kg、水９．０kg、およ
びアジピン酸５．８５kgからなるナイロン塩水溶液に、
酢酸を１０ｇ添加後、攪拌機付き反応槽に仕込み、充分
に窒素置換した後、系内圧力が３．０kg／cm² になるよ
うに調整しながら昇温を続け、水を留出させた。留出液
量が８．０kgになったら、一旦バルブを閉じ、更に昇温
を続け、系内圧力が１４kg／cm² に達したところで再度
バルブを開け、１４kg／cm² の圧力を保ったまま内温が
２５５℃に達するまで水で留出させた。その後放圧し、
最終的には５００mmHgになるまで減圧し、この圧力で２
時間保持した。その後、窒素を導入して加圧下、反応槽
底より溶融ポリマーを抜き出し、チップ化した。このポ
リマーの相対粘度η_rel は、２．３５であった。

【００２６】参考例２〔変性ポリオレフィン系共重合体
の製造法〕 結晶化度２０％、ＭＩが３．６のブテン−１含量１４モ
ル％のエチレン−ブテン−１共重合体１００部、少量の
アセトンに溶解させたα，α′−ビス−ｔ−ブチルパー
オキシ−ｐ−ジイソプロピルベンゼン０．０２５重量
部、および無水マレイン酸０．５重量部を、ヘンシェル
ミキサーにて混合し、このブレンド物を、シリンダー径
４０mmφの押出機にて樹脂温度２３０〜２４０℃にて押
出し、ペレット化した。得られたペレットの一部をプレ
ス成形し、赤外スペクトルにて無水マレイン酸を定量し
たところ、０．４４％の無水マレイン酸が検出された。

【００２７】〔実施例１〜４〕市販のナイロン６樹脂
（三菱化成（株）製、ノバミッド１０１０；ノバミッド
は登録商標）、ナイロン６／６６共重合樹脂（三菱化成
（株）製、ノバミッド２０１０）、ナイロン６６樹脂
（旭化成（株）製、レオナ１３００Ｓ）、及び、参考例
１のキシリレンジアミン含有ポリアミド樹脂、参考例２
の変性オレフィン系共重合体、および市販のチョップド
ストランドガラス繊維（旭ファイバーグラス（株）製、
ＭＡ４８６）を、表１に示す配合量で配合し、シリンダ
ー径３５mmφのベント付二軸押出機にて、樹脂温度２５
０〜２８０℃の範囲で溶融混練してペレットを得て、１
２０℃の真空乾燥機で乾燥した。得られたペレットを、
型締力８０ｔの射出成形機にて試験片を成形し、得られ
た試験片を用いて、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、
１／８″Ｉｚｏｄ衝撃値、平滑度を測定した。また、試
験片を１００℃沸騰水中で１時間、強制吸水させて、吸
水時の曲げ弾性率を測定した。結果は表５に示した。

【００２８】〔実施例−５〜６、比較例１〜２〕市販の
ナイロン６樹脂（三菱化成（株）製、ノバミッド１０１
０）６０重量部、及び、参考例２の変性オレフィン系共
重合体１０重量部、および市販のチョップドストランド
ガラス繊維（旭ファイバーグラス（株）製、ＭＡ４８
６）３０重量部を配合し、シリンダー径３５mmφのベン
ト付二軸押出機にて、樹脂温度２５０〜２８０℃の範囲
で溶融混練後してペレットを得た。（組成物−１）ま
た、参考例１のキシリレンジアミン含有ポリアミド樹脂
７０重量部、および市販のチョップドストランドガラス
繊維（旭ファイバーグラス（株）製、ＭＡ４８６）３０
重量部を配合し、シリンダー径３５mmφのベント付二軸
押出機にて、樹脂温度２７０〜２９０℃の範囲で溶融混
練後してペレットを得て、１２０℃の真空乾燥機で乾燥
した。（組成物−２） 得られた各組成物を更に、表２に示す配合比率で混合
し、タンブラーにて混合後、実施例１〜４と同様に各種
物性の測定を行った。各成分の比率は表２の通りであ
る。測定結果は表５に示す。

【００２９】〔実施例−７〜１０、比較例３〜５〕市販
のナイロン６樹脂（三菱化成（株）製、ノバミッド１０
１０）７０重量部、及び、参考例２の変性オレフィン系
共重合体３０重量部を配合し、シリンダー径３５mmφの
ベント付二軸押出機にて、樹脂温度２７０〜２９０℃の
範囲で溶融混練後してペレットを得て、１２０℃の真空
乾燥機で乾燥した。（組成物−３） また、市販のナイロン６樹脂（三菱化成（株）製、ノバ
ミッド１０１０）７０重量部、及び、市販のチョップド
ストランドガラス繊維（旭ファイバーグラス（株）製、
ＭＡ４８６）３０重量部を配合し、シリンダー径３５mm
φのベント付二軸押出機にて、樹脂温度２７０〜２９０
℃の範囲で溶融混練後してペレットを得て、１２０℃の
真空乾燥機で乾燥した。（組成物−４） また、参考例１のキシリレンジアミン含有ポリアミド樹
脂５５重量部、および市販のチョップドストランドガラ
ス繊維（旭ファイバーグラス（株）製、ＭＡ４８６）４
５重量部を配合し、シリンダー径３５mmφのベント付二
軸押出機にて、樹脂温度２７０〜２９０℃の範囲で溶融
混練後してペレットを得て、１２０℃の真空乾燥機で乾
燥した。（組成物−５） 得られた各組成物を更に、表３に示す配合比率で混合
し、タンブラーにて混合後、実施例１〜４と同様に各種
物性の測定を行った。各成分の比率は表４の通りであ
る。測定結果は表５に示す。

【００３０】（試験法） 引張強度 ・・・ＡＳＴＭ Ｄ−６３８に準じて行っ
た。 曲げ強度 ・・・ＡＳＴＭ Ｄ−７９０に順じて行っ
た。 曲げ弾性率 ・・・ＡＳＴＭ Ｄ−７９０に準じて行っ
た。 Ｉｚｏｄ衝撃値・・・１／８インチ厚みの試験片を用
い、ＡＳＴＭ Ｄ−２５６に従って測定した。 表面平滑度 ・・・１００×１００×２mm厚みの試験片
を用い、ＪＩＳ Ｂ−０６０１に従い、触針式表面粗度
試験器にて、長さ１×１mmの正方形部の表面粗さを測定
し、中心線平均粗さ（Ｒ_a ）で表した。

【００３１】尚、表中の配合量は、特に断らない限り、
重量％である。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【表４】

【００３６】

【表５】

【００３７】

【発明の効果】実施例に示すように、本発明の組成物
は、耐衝撃性に優れ、しかも、強度・剛性が高く、なお
かつ、吸水時の剛性低下が少なく、かつ平滑性に優れ、
二輪車ホイール用樹脂材料として極めて優れた特性を有
している。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−201845（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−59652（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−113064（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−140265（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−137159（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08L 23/26 C08L 77/00 - 77/12 C08K 7/00 - 7/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （Ａ）ナイロン６、ナイロン６６、ナイ
   ロン６／６６樹脂のうちから選ばれる、一種もしくは二
   種以上のポリアミド樹脂； １０〜９０重量％ （Ｂ）キシリレンジアミンと、α，ω−直鎖脂肪族二塩
   基酸とから得られるポリアミド樹脂； ３〜４０重
   量％ （Ｃ）α，β−不飽和カルボン酸もしくはその誘導体で
   変性された、オレフィン系重合体； ２〜３０重量
   ％ （Ｄ）繊維状強化材； ５〜４０重量％ を配合してなる二輪車ホイール用樹脂組成物