JPH01158074A - 複合樹脂の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、異方性溶融体を形成し得る重合体（以下液晶
ポリマーと称す）のブレンド方法に関する。更に詳しく
は、本発明は溶融加工可能な樹脂マトリックス中に液晶
ポリマー繊維を成形加工時に均一に形成させる事により
、強化された成形物、繊維、フィルム等を容易に製造す
る方法に関する。

〔従来の技術〕

液晶ポリマーは、その剛直棒状の分子構造から、溶融状
態での粘度が一般の熱可塑性樹脂に比べ低く、剪断方向
へ高度に配向する特徴を有するため、高流動、高配向性
を生かしたさまざまなタイプが開発されている。

また、これらの特性を利用して液晶ポリマーと他の溶融
加工可能な重合体とのブレンドにより、加工性や機械的
性質を改良した組成物に関する提案がなされている。（
特開昭５６−１１５３５７号；５７−２５３５４号；５
７−４０５５０号；５７−４０５５１号；５７−４０５
５５号；５７−５１７３９号の各公報参照） しかしながら、上記提案におけるブレンド方法は、液晶
ポリマーと溶融加工可能な重合体とを通常の手法により
メルトブレンドしたものであり、少なくとも若干のブレ
ンド比の範囲内で各成分単独より改善された機械的性質
を示す事が見い出されてはいるが、ポリマーブレンドに
おける高次構造制御の面から機械的性質の向上ｔねうっ
たものではない。

一方、液晶ポリマーを樹脂マトリックス中に針状あるい
は繊維状和配向し、マトリックス樹脂の強化ｔねらった
、イン・シチー・コンポジフト（Ｉｎ　５ｉｔｕ　Ｃｏ
ｍｐｏｓｉｔｅ　）による複合手法が近年提案されてい
る。（特開昭６２−１１６６６６号；ポリマー・エンジ
ニアリング・アンド・サイエンス１９８７（２７）　　
４１０頁；ポリマー・コンポジツ）　１９８７ｒ８）１
５８頁；ポリマー・エンジニアリンク・アンド・サイエ
ンス１９８７（２７）６５３頁）。これらの提案は、従
来のガラス繊維等のフィラー充填による樹脂の強化に比
べ、加工プロセスが簡略化され、加工機のフィラーによ
る摩耗が少ないなどのメリットがある。

しかしながら、これらの手法においても、液晶ポリマー
とマトリックス樹脂′ｌｆ：ｆｉ！Ｉ融状態で混練する
だめに、液晶ポリマーのマトリックス樹脂中への分散性
は、樹脂どうしの相溶性、配合比、および混練の程度に
より決定され、形成される液晶ポリマー繊維の形状に大
きな分布が生じ、機械的性質を向上させるための効率的
な繊維化の面で問題がある。イン・シチュ・コンポジッ
トでは、混線過程でマトリックス樹脂中に液晶ポリマー
が微分散した場合は、粒子の表面エネルギーが増大する
ために、剪断変形が起こりにくく効率的繊維化ができな
い。また分散粒子が大きすぎると繊維径が大きく板状構
造のものが形成されるため、繊維のＬ／Ｄが低下し、効
率的に機械的性質を向上させる事ができない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、前記事情に基づき、液晶ポリマービ一定粒径
を有する粉末形状で、樹脂マトリックス中に均一分散さ
せる事により、成形加工時に均一な液晶ポリマー繊維を
形成させ、成形物の機械的性質を効率的に向上させる方
法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、前記問題点を解決するために、鋭意研究
した結果、液晶ポリマーを溶融加工可能な樹脂とブレン
ドする際に、一定粒径の粉末として混合した後、上記樹
脂が溶融可能で、かつ液晶ポリマー粒子の変形が生じな
い温度範囲で混練する事により、上記樹脂のマトリック
ス中に液晶ポリマー粒子を均一に分散させ、次いで液晶
ポリマーの液晶形成温度範囲で成形加工する事により、
成形体中に一定の繊維径を有する液晶ポリマー繊維を均
一に形成できる事を見い出した。

すなわち、この発明の要旨とするところは、樹脂マトリ
ックス中に液晶ポリマーを一定の粒径な有する粉末とし
て分散した後、成形加工する事により、一定の繊維径を
有する液晶ポリマー繊維をマトリックス樹脂中に均一に
形成させ、加工性と機械的性質に優れた成形体、繊維あ
るいはフィルムを製造する方法に関するものである。

本発明に使用する液晶ポリマーは、溶融状態で液晶性を
発現する熱可塑性樹脂であり、ネマチック構造、スメク
チック構造、あるいはコレステリック構造のいずれの液
晶構造を有するポリマーであっても良い。

３．７７８．４１０号、第４．０６７．８５２号、第４
，０８３，８２９号、第４，１５０，５４５号及び第４
．１６１．４７０号各明細書に記載されているような芳
香族ポリエステル、米国特許箱４．０４８．１４８号明
細書に記載されているような芳香族ポリアゾメチン、ヨ
ーロッパ特許筒７９−３９１，２７６号明細書に記載さ
れているような芳香族ポリエステルアミド、その他芳香
族ポリエステルーポリカーボネート、芳香族ポリイミド
−ポリエステル、芳香族ポリイソシアネート等がある。

本発明に使用する溶融加工可能な重合体は、それ自体が
溶融異方性を示す重合体であっても良いが、本発明は、
基本的には常用される溶融加工可能な重合体をペースと
する組成物の加工性及び機械的性質の改良を目的とする
ものであるため、便用される溶融加工可能な重合体とし
ては、ポリオレフィン、アクリル系重合体、ポリスチレ
ン、ポリフェニレンオキシド、芳香族ポリアミド、ポリ
エステルポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリケ
トン、ポリエーテルケトン、ポリフルオロオレフィン、
ポリオキシメチレン、熱可塑性セルロース系重合体並び
にポリ（ヒドロキシブチレート）のような生物学的に調
製された重合体及び上記重合体のブレンド物が挙げられ
る。重合体組成物が浴融加工可能である限り、上述の熱
可塑性物質の他忙熱硬化性物質を含んでもよい。このよ
うな物質には、射出成形可能なポリウレタン及びシリコ
ーンゴム、フェノール樹脂及びアミノ樹脂力ある。

本発明は液晶ポリマー粉末を溶融状態の上記樹脂マトリ
ックス中に分散させる事ｙ！−特徴とするものであり、
マトリックス！ｆＩｇ脂の加工温度は、樹脂の種類忙も
よるが、一般に液晶ポリマーの溶融温度よりも５〜１５
０℃低いことが必要である。マトリックス樹脂の加工温
度を液晶ポリマーの溶融温度あるいはそれ以上圧した場
合は、液晶ポリマー粒子ヲ樹脂マトリックス中に均一に
分散させる事はできない。ここで述べた液晶ポリマーの
溶融温度とは、樹脂マトリックス中に液晶ポリマー粒子
を分散する際に、剪断力による粒子の変形、微分散ある
いは融合等が生じる温度を意味する。従って、例えば液
晶ポリマー粒子の粘度が、マトリックス樹脂の粘度より
も十分高く混線時に粒子の変形等が生じない場合は、溶
融温度以上で混練しても問題ない。

本発明に使用される液晶ポリマーの粒子径は、１０〜１
０００μｍ好ましくは、５０〜２５０μｍの範囲で選ば
れる。粒子径が１０μｍ未満の場合は、マトリックス樹
脂内での剪断変形が起こりにくく、均一な繊維化が生じ
ない。また粒子形が１ＱＯＯｐｒｎを超える場合は、繊
維径が大きく、板状構造のものが形成されるため、繊維
のＬ／Ｄが低下し、成形物の機械的強度の向上が期待で
きない。

本発明に用いる液晶ポリマー粒子の配合量は、マトリッ
クス樹脂に対して、１〜８０重斂部、好ましくは５〜７
０重量部の範囲で選ばれる。液晶ポリマー粒子の配合量
が１重量部未満の場合は、液晶ポリマー繊維の形成によ
る成形物の機械的性質の向上は期待できない。また液晶
ポリマー粒子の配合量が８０重量部を超えると、形成さ
れる液晶ポリマー繊維が合体して板状となり、効率的な
強化効果が生じない。

上記手法により、液晶ポリマー粒子を均一に分散配合し
た混線物は、次いで液晶ポリマーの液晶成形温度範囲で
成形を行なうわけであるが、マトリックス樹脂中での液
晶ポリマー粒子の繊維化を効率的に行なうには、マトリ
ックス樹脂と液晶ポリマーの溶融粘度の差が重要となる
。成形加工時の′ＩＪＪ断応力下において、マトリック
ス樹脂／液畠ポリマーの見かけ粘度の比が０．５〜１０
０の範囲では、液晶ポリマー粒子が剪断力により変形し
、繊維が効率的に形成される。一方、見かけ粘度の比が
０．５よりも小さい場合は、効率の良い繊維化は生じな
い。成形加工を行なうための液晶形成温度範囲は、配合
する液晶ポリマーをＤＳＣ１Ｘ＃回折あるいは偏光顕微
鏡等通常の装置を用いて測定する事により、容易に決定
できるが、上記温度範囲以上で液晶ポリマーが等方性溶
融相を形成する温度でも、成形時の剪断力により液晶相
が形成される場合には、効率の良い繊維化が可能である
。

また、液晶ポリマーは、通常の熱可塑性樹脂に比べ、顕
著なシェア・シニｙグ（５ｈｅａｒ　ｔｈｉｎｎｉｎｇ
　）効果を示すため、剪断速度が１０”　５ｅｃ−１以
上の高剪断下では、溶融粘度が低下し、効率の良い繊維
化が行なえる。

本発明に係わる複合樹脂の製造方法は、常用される技法
〈従って、例えばニーダ−あるいは押出機中で混線を行
なった後、ベレット化して射出成形等に適用する事が可
能であり、また押出された混線物を、Ｔダイによるフィ
ルム化、あるいは紡糸装置による繊維化等の加工にその
まま適用する事も可能である。

〔発明の効果〕

本発明によると、液晶ポリマーをブレンドする事により
、マトリックスとなる樹脂の粘度が、液晶ポリマーを添
加しないものに比べ、顕著な低下が生じるため、樹脂の
成形加工性を向上させる事ができる。

また本発明方法によると、液晶ポリマーとマトリックス
樹脂との混練ｔ、液晶ポリマーの溶融温度以下で行なう
ため、配合する液晶ポリマーの粒径ｔあらかじめ決めて
おく事によって、樹脂の相溶性、混線条件にかかわりな
く、一定の粒径を有する液晶ポリマー粒子を樹脂マトリ
ックス中に均一に分散配合でき、その結果この混練物を
液晶ポリマーの液晶形成温度範囲で成形加工する事によ
り、液晶ポリマーの均一な繊維乞マトリックス樹脂中に
形成できる。

さらに、本発明では、液晶ポリマー粒子を均一に分散で
きるため従来のメルトブレンド法に比べ、液晶ポリマー
を高充填した系においても、樹脂マトリックス中での均
一な液晶ポリマー繊維の形成が可能となる。

従って、この発明方法によって、加工性及び機械的性質
の優れた複合樹脂成形物、フィルムあるいは繊維を容易
に製造できる。

〔実施例〕

次に実施例および比較例を示して、本発明ｔさらに具体
的に説明する。

（実施ν１ｊ１） ポリサルホン（品名ニーデルＰ−１７ｏｏ；　アモコパ
フォーマンス・プロダクツインダストリー環）９０重量
部と粒径ｉｓｏ〜２５０μｍの完全芳香族ポリニスエル
（液晶ポリマー）のパウダ−１０Ｍｆｔ部を混合した後
、東洋精機製作所製ラボプラストミル単軸押出機で混練
し、′得られたストランドｔメルトストレングス装置に
より連続的に引取り単繊維を作製した。ここで使用した
液晶ポリマーは、６０モルチの４−オキシベンゾイル単
位、１５モルチのテレフタロイル単位、５モルチのイン
フタロイル単位、並びに２０モルチの１．４−シオキシ
ジフーニレン単位よりなる。また、この最すマーは、Ｄ
ＳＣによる融点が３３６℃に存在し、溶融粘度は、島津
製作所１！！７０−テスターにより直径α５ｍ、キャピ
ラリ長２Ｈのダイスを用いて測定した結果、測定温度３
４０℃、剪断速度１０’ｓｅｃ”において１．３００ボ
イズであった。また、同一条件において測定したポリサ
ルホンの溶融粘度は５，６００ポイズであった。押出機
忙よる混線条件は、シリンダー温度３００℃、回転数５
ｒｐｍ、ダイス温度（引取温度）３４０℃とした。

メルトストレングス装置による引取条件は、ダイス径２
．１ｍ、キャピラリ長１０ｍで、引取速度は、１０．５
０及び１００危／ｉとした。得られた単繊維の機械的性
質は、島津製作所製オートグラフにより、試料のアスペ
クト比を１００以上、ひずみ速度１０−３Ｓｅｃ”とし
て測定した。

（実施例２） 引取温度を３７０℃とする以外は、実施例１と同様の方
法で単繊維を作製し、機械的性質を測定した。

３７０℃におけるＰ　Ｓ　Ｆ／Ｌ　ＣＰの溶融粘度比は
Ｉ　Ｘ　１０’　Ｓｅｃ”の剪断速度下で２０であった
。

（実施例３） 液晶ポリマーパウダーの粒径な５００〜１０００μｍと
する以外は実施例１と同様の方法で単繊維を作製し、機
械的性質を測定した。

（実施例４） ポリサルホン７０重ｆ部に対し、液晶ポリマーパウダー
６０重量部を配合する以外は実施例１と同様の方法によ
り単繊維を作製し、機械的性質を測定した。

（実施例５） ポリサルホン５０重量部に対し、液晶ポリマーパウダー
５０重量部を配合する以外は実施例１と同様の方法によ
り単繊維を作製し、機械的性質を測定した。

実施例１〜５で得られた単繊維の機械的性質を表Ｉに示
す。

（比較例１） 実施例１と同様のポリサルホン及び液晶ポリマーを実施
例１で使用した装置と同様の装置を用い単繊維を作製す
る際に、シリンダー温度を第１ブロック３４０℃、第２
ブロツク５２０　”Ｃ１第３ブロック３００℃とし、液
晶ポリマーをベレフト形状でブレンドする以外は、実施
例１と同様の方法により単繊維を作製し、機械的性質を
測定した。

（比較例２） ポリサルホン７０重量部に対し、液晶ポリマーペレット
３０重量部を配合する以外は、比較例１と同様の方法に
より単繊維を作製し、機械的性質を測定した。

（比較例３） ポリサルホン５０重量部に対し、液晶ポリマーペレット
５０重量部を配合する以外は、比較例１と同様の方法に
より単繊維を作製し、機械的性質を測定した。

（比較例４） 液晶ポリマーを配合しないポリサルホンを用いる以外は
、比較例１と同様の方法により単繊維を作製し、機械的
性質を測定した。

（比較例５） 引取温度を３００℃とする以外は、実施例１と同様の方
法で単繊維を作製し、機械的性質を測定した。３００℃
におけるＰ　Ｓ　Ｆ／Ｌ　ＣＰの溶融粘度比は、フＸ　
１０’　ｓｅｅ”の剪断速度下で、０，２であった。

比較例１〜５で得られた単繊維の機械的性質を表Ｈに示
す。

（比較例６） ポリサルホン１０ｉｎ部に対し、液晶ポリマーパウダ−
９０ｇ７Ｌ蓋部を配合する以外は、実施例１と同様の方
法により単繊維を作製したが、得られた繊維は、不均一
でもろく、機械的性質の測定はできなかった。

（比較例７） 液晶ポリマーの粒径＠２０００μｍとする以外は、実施
例１と同様の方法で単繊維を作製したが混線時のトルク
が高く、得られた繊維も不均一なものであった。

手続ネ市正書 昭和６３年　２月２５日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）液晶ポリマーと、他の溶融加工可能な第２の重合体
   とをブレンドするに際し、上記第２の重合体に液晶ポリ
   マーを粉末形状で配合した後、上記第２の重合体が溶融
   可能で、かつ液晶ポリマーの変形が生じない温度で混練
   する事により、上記第２の重合体マトリックス中に液晶
   ポリマー粉末を均一に分散させ、次いで液晶ポリマーの
   液晶成形温度範囲で成形加工する事を特徴とする複合樹
   脂の製造方法。