JP6588588B2 - 樹脂強化用充填材及び樹脂組成物 - Google Patents
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Description
板状、球状又は繊維状の充填材基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部を被覆する被覆膜と、
を含み、
前記被覆膜は、平均繊維幅が1nm〜900nmであるナノファイバーを含む、
樹脂強化用充填材を提供する。
Al2O3:12〜16
CaO:16〜25
MgO:0〜6
Na2O+K2O:0〜2(好ましくは0〜0.8)
B2O3:5〜13
F2:0〜0.5
59≦SiO2≦65、
8≦Al2O3≦15、
47≦(SiO2−Al2O3)≦57、
1≦MgO≦5、
20≦CaO≦30、
0<(Li2O+Na2O+K2O)<2、
0≦TiO2≦5、
の成分を含有し、B2O3、F、ZnO、BaO、SrO、ZrO2を実質的に含有しないガラス組成を使用できる。当該ガラス組成は、国際公開2006/068255号に、本出願人によって開示されている。
(樹脂強化用充填材)
本実施例では、フレーク状ガラス基材を充填材基材として用いた。まず、表1に示す組成を有するEガラスを用い、図1を参照して説明したブロー法によりフレーク状ガラス基材を作製した。具体的には、1200℃以上に加熱した溶解槽にEガラスを入れて溶解した。ノズルから空気を吹き込みながら薄いガラスを作製し、この薄いガラスをローラーで連続的に引き出した。空気の吹き込み量及びローラー回転数を調節し、平均厚さ0.7μmのガラスを得た。その後、粉砕及び分級を行い、平均粒径160μmのフレーク状ガラス基材を得た。フレーク状ガラス基材を粉砕した後、適切な目開きを有する篩を用いてフレーク状ガラス基材を分級することにより、大きさの揃ったフレーク状ガラス基材を得ることができる。
実施例1の樹脂強化用充填材とポリプロピレン(日本ポリプロ株式会社製、ノバテックBC06C)とを押出成形機(株式会社テクノベル製、KZW15−30MG、成形温度:約210〜220℃)にて混練し、マトリックス樹脂としてのポリプロピレンと、樹脂強化用充填材とを含む樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を射出成形機(日精樹脂工業株式会社製、HM7)にて成形して、樹脂成形品を得た。得られた樹脂成形品におけるフレーク状ガラスの含有率は30質量%であった。
実施例1の被覆膜において、セルロースナノファイバーの割合を20質量%に変更し、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合をそれぞれ40質量%に減らして、実施例2〜4の樹脂強化用充填材を作製した。用いたセルロースナノファイバーは、実施例2では実施例1と同じ大王製紙製の機械パルプ(漂白品)、実施例3では大王製紙製の化学パルプ(平均繊維幅:148nm、平均繊維長:8.3μm)、実施例4では大王製紙製の古紙パルプ(雑誌古紙パルプ・漂白品)(平均繊維幅:206、平均繊維長:2.0μm)であった。実施例3で用いた化学パルプのセルロースナノファイバー、すなわち化学パルプ由来ナノセルロースとは、化学処理によって得られるパルプを原料とした最もオーソドックスなナノセルロースであり、疎水性のリグニン含有分が少ないため保水性が高く、親水性材料との相性が良いのが特徴である。また、実施例4で用いた古紙パルプ(雑誌古紙パルプ・漂白品)のセルロースナノファイバー、すなわち古紙パルプ由来ナノセルロースは、雑誌古紙由来のナノセルロース中に微細化された無機粒子を含むため、樹脂と複合した際には安価に補強効果が期待できるナノセルロースであり、リグニンを多く含むため疎水性材料との優れた混合性が期待できるものである。
実施例1の被覆膜において、セルロースナノファイバーが含まれず、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合がそれぞれ50質量%に増加した樹脂強化用充填材を、比較例1の樹脂強化用充填材として作製した。得られた樹脂強化用充填材について、実施例1と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例1と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表2に示す。
実施例1の樹脂強化用充填材において、充填材基材をフレーク状ガラスからマイカ(Suzorite Mining Inc.製 スゾライトマイカ150−S、平均粒径150μm)に変更し、その他は実施例2と同様にして、実施例5の樹脂強化用充填材を得た。得られた樹脂強化用充填材について、実施例1と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例1と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表3に示す。
実施例5の被覆膜において、セルロースナノファイバーが含まれず、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合がそれぞれ50質量%に増加した樹脂強化用充填材を、比較例2の樹脂強化用充填材として作製した。得られた樹脂強化用充填材について、実施例1と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例1と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表3に示す。
実施例1の樹脂強化用充填材において、充填材基材をフレーク状ガラスからポッターズ・バロティーニ株式会社製、低アルカリガラスビース EGB731Aに変更し、その他は実施例2と同様にして、実施例6の樹脂強化用充填材を得た。なお、ガラスビーズの平均粒径は20μmであった。得られた樹脂強化用充填材について、実施例1と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例1と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表4に示す。
実施例6の被覆膜において、セルロースナノファイバーが含まれず、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合がそれぞれ50質量%に増加した樹脂強化用充填材を、比較例3の樹脂強化用充填材として作製した。得られた樹脂強化用充填材について、実施例1と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例1と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表4に示す。
実施例1の被覆膜において、結合剤の樹脂の種類をPE−GMAからエポキシ樹脂とスチレン−アクリル系共重合体樹脂(以下、「AS」と記載することがある)の1:1混合材料に変更して、実施例7の樹脂強化用フレーク状ガラスを作製した。また、実施例7の樹脂強化用フレーク状ガラスにおいて、セルロースナノファイバーを機械パルプから実施例4で用いた古紙パルプ由来に変更して、実施例8の樹脂強化用フレーク状ガラスを作製した。実施例7及び8のセルロースナノファイバーの割合を20質量%に変更し、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合をそれぞれ40質量%に減らして、実施例9及び10の樹脂強化用フレーク状ガラスをそれぞれ作製した。これらの実施例7〜10の樹脂強化用フレーク状ガラスをそれぞれ、マトリックス樹脂としてのアクリロニトリル・スチレン共重合体(旭化成株式会社製、スタイラック789H)と混練して、樹脂組成物を得た。なお、フレーク状ガラスとマトリックス樹脂との混練方法は、実施例1と同じであった。
実施例7の被覆膜において、セルロースナノファイバーが含まれず、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合がそれぞれ50質量%に増加した樹脂強化用充填材を、比較例4の樹脂強化用充填材として作製した。得られた樹脂強化用充填材について、実施例7と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例7と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表5に示す。
実施例1の被覆膜において、結合剤の樹脂の種類を、PE−GMAからエポキシ樹脂とASとの1:1混合材料に変更して、実施例11の樹脂強化用フレーク状ガラスを作製した。また、実施例11の樹脂強化用フレーク状ガラスにおいて、セルロースナノファイバーを機械パルプから実施例4で用いた古紙パルプ由来に変更して、実施例12の樹脂強化用フレーク状ガラスを作製した。実施例11及び12のセルロースナノファイバーの割合を20質量%に変更し、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合をそれぞれ40質量%に減らして、実施例13及び14の樹脂強化用フレーク状ガラスをそれぞれ作製した。これらの実施例11〜14の樹脂強化用フレーク状ガラスをそれぞれ、マトリックス樹脂としてのアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体(旭化成株式会社製、スタイラック120)と混練して、樹脂組成物を得た。なお、フレーク状ガラスとマトリックス樹脂との混練方法は、実施例1と同じであった。
実施例11の被覆膜において、セルロースナノファイバーが含まれず、その分、シランカップリング剤及び樹脂の割合がそれぞれ50質量%に増加した樹脂強化用充填材を、比較例5の樹脂強化用充填材として作製した。得られた樹脂強化用充填材について、実施例11と同じ方法で樹脂強化用充填材における被覆膜の含有割合を測定した。また、実施例11と同じ方法で樹脂成形品を作製し、それらの各種特性を測定した。結果を表6に示す。
Claims (8)
- 球状の充填材基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部を被覆する被覆膜と、
を含む樹脂強化用充填材であって、
前記充填材基材はガラスで形成されており、
前記被覆膜は、平均繊維幅が1nm〜900nmであるナノファイバーを含み、
前記ナノファイバーがセルロースナノファイバーを含み、
前記樹脂強化用充填材によって強化されるマトリックス樹脂が、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリアミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン及び液晶ポリマーからなる群から選択される少なくとも1つ、又は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン及びポリアミドからなる群から選択される少なくとも2つを含む共重合体である、
樹脂強化用充填材。 - 前記被覆膜が、カップリング剤、樹脂及び架橋剤からなる群から選ばれる少なくともいずれか1種をさらに含む、
請求項1に記載の樹脂強化用充填材。 - 前記被覆膜の含有割合が、0.05〜3質量%である、
請求項1又は2に記載の樹脂強化用充填材。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の樹脂強化用充填材と、
マトリックス樹脂と、
を含む、樹脂組成物。 - 前記マトリックス樹脂がポリオレフィンである、
請求項4に記載の樹脂組成物。 - 前記ポリオレフィンがポリプロピレンである、
請求項5に記載の樹脂組成物。 - 前記マトリックス樹脂がポリスチレン系樹脂、である、
請求項4に記載の樹脂組成物。 - 前記ポリスチレン系樹脂がスチレン・アクリロニトリル共重合体、又は、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体である、
請求項7に記載の樹脂組成物。
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