JPH01230670A - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法 - 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、熱可塑性樹脂組Ｊ＆物の製造方法に関する。

さらに詳しくは、外観か良好で、優れた物性を有する熱
可塑性樹脂組成物を常に安定した品質で製造することか
てきる熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。

［従来の技術および課題］ 従来、極微細てあり高アスペクト比である無機質繊維で
熱可塑性樹脂を強化した熱可塑性樹脂組成物は、剛性か
大きいのみならず、ガラス繊維で熱可塑性樹脂を強化し
てなる熱可塑性樹脂組成物と比較して、表面外観が良好
て、かつ高強度であることは、すてに知られている（特
開昭５７−１０９８４６号）。

しかしながら、前記無機質１ｍ雄とベレット状またはパ
ラター状などの固形の熱可塑性樹脂とを混練機内て混練
すると、前記無機質繊維は極微細であるかために折れ易
いので、破断されて、熱可塑性樹脂の強度を向上させる
効果を充分に出すことかできないという問題点がある。

一方、熱可塑性樹脂に混練する折れ易い無Ｊａ質繊維を
破断させない方法として、一般に、ガラスｌａｍと熱可
塑性樹脂とを混練するのに用いている方法かある。

その方法とは、別個独立の原料供給口を有する押出機に
おいて、押出口から遠くに位こする原料供給口（第１供
給口）に先ず熱可塑性樹脂を供給し、押出機内で前記熱
可塑性樹脂を加熱することにより、前記押出口から近く
に位匠する原料供給口（第２供給口）近辺て前記熱可塑
性樹脂を溶融状態にし、この溶融状態にある熱可塑性樹
脂に第２供給口からガラス繊維を供給し、これによって
溶融状態の熱可塑性樹脂とガラス繊維とを押出機内て混
線する方法である。

前記方法を、前記無機質繊維と熱可塑性樹脂とを混練す
るのに用いると、前記無機質繊維は極微細であり、高ア
スペクト比であるのて、（１）　Ｍみ合いが強く、混練
しても絡み合いか充分にほぐれないので、前記無機質Ｍ
＆維かすぐに押出機のメツシュにつまって生産すること
がてきなくなったり、均一に分散していないために成形
品の表面外観が悪く、成形品の性能か不良になるなどの
不具合を生じたり、（２）この場合、前記無機質繊維の
嵩比重が０．１以下の小さな値であるので、著しく嵩が
はるため、前記無ｍ質繊維か混練機に充分にかみ込んで
いかず、溶融状態の熱可塑性樹脂に少量しか投入てきな
いなどの実際的な問題点を有している。

このように、実際には、前記無機質繊維て熱可塑性樹脂
を強化した熱可塑性樹脂組成物の製造方法において、前
記無機質繊維て熱可塑性樹脂を強化する効果を充分に発
揮することかできる製造方法はないという問題点かある
。

未発ＩＪＩは、前記事情に基いてなされたものである。

すなわち、本発明の目的は、極微細であり高アスペクト
比である無機質繊維で熱可塑性樹脂を強化する効果を充
分に発揮することかてき、常に安定した品質を有する熱
可塑性樹脂組成物を製造することかてきる熱可塑性樹脂
組成物の製造方法を提供することにある。

し前記課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための本発明の構成は、平均ｍ！！
径か０．１−１．０ルｍてあり、平均アスペクト比が５
０〜３００てあり、吸油量か４００ｍ文／　１００ｇ以
上である無機質繊維を造粒することにより得られる平均
径か０．５〜５　ｍ　ｍであり、嵩比重か０．１５〜０
．４である造粒繊維と、溶融状態の熱可塑性樹脂樹脂と
を混練機内で混練することを特徴とする熱可塑性樹脂組
成物の製造方法である。

本発明における無機質繊維としては、ｍ雄状マグネシウ
ムオキシサルフェート、チタン酸カリウム繊維、水酸化
マグネシウムｍ１Ｉｎ、酸化マグネシウムｉａｍ、石膏
繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、ケイ酸カルシウム
繊維、炭素繊維などを用いることかてきる。

特に繊維状マグネシウムオキシサルフェート。

水酸化マグネシウムｔａ、ＩＩ！、酸化マグネシウムｔ
ａｔａなどのマグネシウム系繊維か好ましい。

本発明において、前記無機質繊維の平均繊維径は、０．
ｌ〜１．０ｇｍの範囲内であり、好ましくは、　０．２
〜０．８ｇｍである。

平均Ｍｌｉ雑径か０．１ｐｍ未満の場合には、無機質繊
維か折れ易くなり、破断されて、熱可塑性樹脂の強度を
向上させる効果を充分に出すことがてきなくなったり、
無機質ｍ維を造粒することにより得られる造粒繊維の繊
維の絡み合いか強固になり、前記ｍ維の絡み合いか充分
に解れなくなったり、前記造粒繊維の嵩比重か小さくな
りすぎて、前記造粒繊維か混線機に充分にかみ込んでい
かなくなったりすることかある。

平均ｍａｉＩ径か１−０ｇｍを超える場合には、成形品
にゲルか発生することなどにより成形品の外観か悪くな
ることかある。

本発明において、前記無機質ｉｌａ雑のアスペクト比は
、５０〜３００であり、好ましくは、６０〜２００であ
る。

アスペクト比が５０未満の場合には、熱可塑性樹脂の強
度や剛性を向上させる効果を充分に出すことかてきない
ことがある。

アスペクト比か３００を超える場合には、成形品にゲル
か発生することなどにより成形品の外観か悪くなること
かある。

未発用において、前記無機質繊維の吸油量は、４００ｍ
交／１００ｇ以上であり、好ましくは、　４５０ｍ文／
　１００ｇである。

吸油清か４００ｍ交／　１００ｇ未満の場合には、前記
造粒繊維の絡み合いが強固になり、繊維の絡み合いが充
分に解れなくなる。

本発明では、前記平均！ａ維径、アスペクト比および吸
油績につき特定の値を有する無機質繊維を適宜の方法に
よって造粒することにより得られる特定の平均径および
嵩比重を有する造粒ｍ維を使用する。

造粒についての適宜の方法として、たとえば、所定量の
木を入れた攪拌槽に、前記無機質繊維を投入し、攪拌下
に無機質繊維の絡み合いである凝集体を解砕し、水分を
分離後、ゲル状になった解砕繊維を、その径か０．３〜
５ｍｍである穴より押出して粒状化し、これをオーブン
中で乾燥して目的の造粒繊維を製造する方法を挙げるこ
とかできる。

本発明において、造粒についての方法は、無機質繊維を
氷中て攪拌し、繊維の絡み合いである凝集体を解砕し、
繊維の絡み合いを解く工程を有しているのか好ましい、
なお、無機質繊維の絡み合いである凝集体か多いものは
、無機質繊維の吸油量か４００ｍ　ｌ　／　１００ｇ未
満となる。

前記造粒繊維の平均径は、０．３〜５ｍｍであり、好ま
しくは０．５〜３ｍｍである。

平均径か０．：１ｍｍ未満あるいは５ｍｍを超える場合
には、前記造粒繊維か混練機に充分にかみ込んでいかな
くなり、安定した品質を有する熱可塑性樹脂組成物の製
造が困難になる。

前記造粒繊維の嵩比重は、０．１５〜０．４であり、好
ましくは０．１８〜０．３５である。

嵩比重か０．１５未満の場合には、前記造粒ｍ維が混練
機に充分にかみ込んでいかなくなり、安定した品質を有
する熱可塑性樹脂組成物の製造が困難になる。

嵩比重か０．４を超える場合には、前記造粒繊維の絡み
合いが充分に解れなくなり、成形品にゲルか発生するこ
となどにより成形品の外観が悪くなることがある。

本発明における熱可塑性樹脂としては、熱を加えると溶
融流動して可塑性をもつようになり、冷却すると固化す
るものであれば特に制限はなく、たとえば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリ塩化ビニル、ポ
リスチレン、アクリル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ナイロン、ポ
リアセタール、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステ
ルなどが挙げられる。

特にポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどの
ポリオレフィンが好ましい、さらに、ポリプロピレンか
より好ましい。なぜならば、前記無機質繊維がポリプロ
ピレンに均一に分散していることにより、より優れた機
械的特性を発揮することかできるからである。

また、前記熱可塑性樹脂は、単独重合体、共重合体、二
種以上の熱可塑性樹脂の混合物のいずれてあってもよい
。

また、前記熱可塑性樹脂は１本発明の目的を損なわない
程度であれば、熱可塑性樹脂に各種エラストマー、各種
無機充填剤、各種添加剤の一種または二種以上を配合し
たものであってもよい。

前記エラストマーとして、たとえばＥＰラバー、ＳＢラ
バーなどを所望に応じて配合してもよい。

前記無機充填剤として、たとえばタルク、セリサイト、
クレー、カーボンブラック、酸化チタンなどを所望に応
して配合してもよい。

さらに、前記添加剤として、表面処理剤１分散剤、酸化
防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、耐候剤、ならびに
難燃剤などを所望に応じて配合してもよい。

本発明において重要なことは、前記熱可塑性樹脂が溶融
状態にあるときに、前記熱可塑性樹脂と前記特定の造粒
繊維とを混練することである。換言すると、未溶融状態
の前記熱可塑性樹脂と前記特定の造粒ｍ維とを例えば混
線機に同時に添加し、加熱によって前記熱可塑性樹脂を
溶融状態にし、混練しても本発明の目的を達成すること
ができない。

前記熱可塑性樹脂か溶融状態にあるときに、前記熱可塑
性樹脂と前記特定の造粒繊維とを混練するためには、混
線機たとえば押出機に、材料供給口として、押出口から
遠い位置にある材料供給口（第１材料供給口）と押出［
Ｊから近い位置にある材料供給口（第２材料供給口）と
を設け、第１材料供給口から熱可塑性樹脂を供給し、第
１材料供給口から供給された熱可塑性樹脂か押出機内で
移送される間に、この熱可塑性樹脂を加熱し、第２材料
供給口の真下て前記熱可塑性樹脂を溶融状態にし、この
溶融状態にある熱可塑性樹脂に、第２材料供給口から供
給する前記特定の造粒繊維を添加して、溶融状態にある
前記熱可塑性樹脂と前記特定の造粒繊維とを混練するの
か好ましい。

前記混練を行なうために、前記熱可塑性樹脂と前記特定
の造粒繊維との合計量に対して、前記熱可塑性樹脂の配
合量が３０〜９９重量％、好ましくは４０〜９５重量％
となるように、混練機たとえば押出機に熱可塑性樹脂お
よび前記特定の造粒繊維を供給するのか好ましい、前記
熱可塑性樹脂の配合量が４０重量％未満であると、熱可
塑性樹脂組成物の耐衝撃性か著しく低下し、前記配合量
か９９重量％を超えると、熱可塑性樹脂組成物の剛性か
著しく低下する。

なお、本発明における混練機としては、前記溶融状態の
熱ｕ１塑性樹脂と前記造粒ｌｉ＆維とを混練することか
てきるものてあれば特に制限かなく、たとえば、単軸押
出機、多軸押出機等のスクリュウ押出機、エラスチック
押出機、ハイドロダイナミック押出機、ラム式連続押出
機、ロール式押出機、ギヤ式押出機等の非スクリュウ押
出機などを挙げることかてきる。これらの中ても本発明
においては、スクリュウ式押出機特に二軸押出機か好ま
しい。

本発明において、混練は、使用する熱可塑性樹脂の溶融
温度（または軟化点）以上の温度て行なわれる。

スクリュウ押出機て混練する場合、スクリュウ回転数は
、通常１００〜５ＱＯｒ　ｐ　ｍ、特に２００〜３００
ｒｐｍであるのか好ましい。

かくして、本発明の方法によると、前記特定の造粒ｍ維
として配合した無機質繊維か混練時に破断することなく
、熱可塑性樹脂中に均一に分散してなるところの熱可塑
性樹脂組成物か得られる。

また、本発明の方法は、前記熱可塑性樹脂組成物か常に
安定して得られるのて、製造安定性が良好である。

本発明の方法により得られる熱可塑性樹脂組成物は、射
出成形法、押出し成形法、中空成形法、圧縮成形法、積
層成形法、ロール加工法、延伸加工法、スタンプ加工法
などの種々の成形法により種々の成形品に成形される。

本発明の方法により得られる熱可塑性樹脂組成物の成形
品は、成形品にゲルか発生することなどなく表面外観か
良好で１機械的特性に優れたものである。

それ故１本発明の方法により得られた熱可塑性樹脂組成
物は、自動車材料あるいは弱電材料などとして広範に使
用される。

［実施例］ 次に未発１ｊの具体的な実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図は１本発明の実施例における混練機を示す説明図
である。

以下の実施例・比較例で使用した造粒繊維は次のように
して製造した。

Ｌ止置Ｉへ辺玉上 ２０文の攪拌槽に、水ｌＯ又と平均ｍ維径か０．６ｐｍ
、アスペクト比か１００、吸油量か５１０ｍ　ｌ　／１
００ｇ、および嵩比重か０．０６である繊維状マグネシ
ウムオキシサルフェート（ＦＸ料）を１ｋｇ投入し、３
時間かけて攪拌し、凝集体を解砕し、その後水分を分離
してから、ゲル状の繊維を直径３ｍｍの穴から押出し、
粒状化し、これを２００°Ｃのオーブン中て１時間かけ
て乾燥し、これによって目的の造粒［ｔＡを得た。

第１表には、水分を分離した後の造粒前の繊維状マグネ
シウムオキシサルフェートの性状および造粒繊維の性状
を示す。

正扛徹１１辺１１ ＊ｔｉｊ記造粒ｉａＭＡの製造において１モ均繊維径か
０．４　μｍ、アスペクト比か５０、吸油量か　３８０
ｍ２７１００ｇ、および嵩比重か０．０８である繊維状
オキシサルフェート（原料）を使用し、攪拌時間を３時
間から１０分間に変更し、第１表に示す繊維状マグネシ
ウムオキシサルフェートを用いて造粒した以外は、前記
造粒ｍ＊Ａの場合と同様にして、造粒繊維Ｂを製造した
。

Ｌ挽撮蓋旦辺１】 前記造粒繊維Ａの製造において、平均Ｍ＆維径か０．０
４ｇｍ、アスペクト比か４０、吸油量か３２０ｍ見７１
００ｇ、および嵩比重が０．０９である繊維マグネシウ
ムオキシサルフェート（原料）を使用し、水による解砕
を行なわずに、水２文を加えて、ゲル状にした後、同第
１表に示す繊維状マグネシウムオキシサルフェートを用
い、同様にして押出し１粒状化し、これを２００℃のオ
ーブン中で１時間乾燥し、目的の造粒繊維Ｃを得た。

各造粒縁ｆｉＡ、Ｂ、Ｃの性状を第１表に示す。

なお、以下の実施例において、吸油量の測定　　Ｌは、
造粒前の繊維を試料とし、ＪＩＳ−に５１０１に準拠し
て行なった。　　　　　　　　　　　　　　　　オ嵩比
重の測定は、充分乾燥させた造粒繊維を、　　　１Ｊ　
Ｉ　Ｓ　−Ｋ５１０１に準拠して行なった　　　　　　
　　　７１（実施例１）を 混線機として第１図に示す二輪混線機１（ＴＥ　　　５
Ｍ−３５，東芝機械製）を用いた。　　　　　　　　　
　望二軸混練ａ１内に材料供給口２よりポリプロピ　　
もレンａ（エチレン含有１１４重量％、ＭＩ＝８ｇ／　
　　Ｋ１０分）を供給速度２４Ｋｇ／時で供給し、材料
供給口　　仁３より造粒繊維Ａを供給速度６　Ｋｇ／時
で供給し、　　　１混練の温度を２００°Ｃに設定し、
ロータ回転数を５００ｒｐｍに設定して混練した。なお
、二軸混線　　１機ｌ内に供給された材料は第１図の矢
印方向の流　　ｎれで流動し、材料供給口２より供給さ
れたボリプ　　４０ピレンａは、材料供給口３の位置で
は溶融状７ｇ　　　％になっているゆ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１このようにして、ポリプロピレ
ンａと造粒繊維ｌＡとを混線して、ストランドカット方
式によりベ　　　ブ／ットを製造した。

二輪混線機から押し出されるストランド４の切ｔなどの
有無、および製造されたベレット中ての＠雄状マグネシ
ウムオキシサルフェートの分散状翳を目視により観察し
、製造安定性を評価した。

ｋお、材料供給口２・３よりポリプロピレンａとｂ粒繊
維Ａとか設定条件どうりに供給されるとと５に、二輪混
線機から押し出されるストランド４こ切れなどの発生が
なく、製造されたベレット中：繊維状マグネシウムオキ
シサルフェートが均一：分散していることを以つて、製
造安定性が良好ごあると評価した。

このベレットを用いて、射出成形機により４０　Ｘ　　
１４０Ｘ３ｍｍの平板を作成した。平板の表■にゲルか
発生しているかを観察し、平板の表面大患を評価した。

また、前記平板から得られた試染片て、曲げ強度（ＪＩ
Ｓ　　Ｋ７２０３に準拠）。

ｇケ？１ｇ性率（Ｊ　Ｉ　Ｓ　　Ｋ７２０］ニ準１ｆｉ
）、フイゾット衝撃強度（ＪＩＳ　　Ｋ７１１０に準拠
）を測定し；。

結果を第２表に示す。

（実施例２） ポリプロピレンａの供給速度を２４Ｋｇ／時とし、造粒
縁ｆｉＡの供給速度を６　Ｋｇ／時とした以外は実施例
１と同様に行なった。

結果を第２表に示す。

（比較例１） 造粒縁ｆｉＡを、ポリプロピレンａを供給する材料供給
口と回し材料供給口２より供給した以外は実施例１と同
様に行なった。

結果を第２表に示す。

（比較例２） 造粒繊維Ａに代えて、造粒繊維Ｂを用いた以外は実施例
１と同様に行なった。

結果を第２表に示す。

（比較例３） 造粒ｍ維Ａに代えて、造粒繊維Ｃを用いた以外は実施例
１と同様に行なった。

結果を第２表に示す。

（比較例４） 造粒ｍ１ｔｌｌＡに代えて、造粒繊維Ａを造粒する前の
原料である未造粒の繊ＡａＤ（嵩比重０．０６）を用い
た以外は実施例１と同様におこなおうとしたか、嵩比重
が小さいためか、未造粒の繊ｆｉＤの混練機へのかみ込
みか悪く、製造できなかった。

結果を第２表に示す。

さらに、以下の実施例・比較例で使用した造粒ｍ維は次
のようにして製造した。

前記造粒縁ｍＡの製造において、平均ｍ維径、平均アス
ペクト比、吸油量、および嵩比重か第３表に示す値のＭ
＆維状状マグネシウムオキシサルフェート原料）を使用
し、押出し穴の径を直径３ｍｍから１ｍｍ、２ｍｍ、３
ｍｍ、０．４ｍｍおよび８ｍｍに変えること以外は、前
記造粒繊維Ａの製造と同様にして、種々の造粒縁！Ｅ、
Ｆ、Ｇ、Ｈを製造した。

各造粒繊維Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの性状を第３表に示す。

（実施例３） ポリプロピレンａの供給速度を２１Ｋｇ／時とし、造粒
繊維Ａに代えて造粒縁ＭＥを用い、造粒繊維Ｅの供給速
度を９に８７時とした以外は実施例１と　　゛同様に行
なった。

結果を第４表に示す。

（実施例４） ポリプロピレンａの供給速度を２７に８７時とし。

造粒繊維Ａに代えて造粒縁ｍＦを用い、造粒繊維Ｅの供
給速度を３　Ｋｇ／時とした以外は実施例１と同様に行
なった。

結果を第４表に示す。

（比較例５） 造粒縁＠Ｅを、ポリプロピレンａを供給する材料供給口
と同じ材料供給口２より供給した以外は実施例３と同様
に行なった。

結果を第４表に示す。

（比較例６） 造粒繊維Ｅに代えて造粒縁＠Ｇを用いた以外は実施例３
と同様に行なった。

結果を第４表に示す。

（比較例７） 造粒縁＃ＩＦに代えて造粒繊維Ｈな用いた以外は起施例
３と同様に行なった。

結果を第４表に示す。

（実施例５） 材料供給口２より、ポリプロピレンａを供給速度２ｔＫ
ｇ／時て供給し、タルクな供給速度６　Ｋｇ／時て供給
し、材料供給口３より造粒繊維Ａを供給速度３　Ｋｇ／
時て供給した以外は実施例１と同様に行なった。

結果を第５表に示す。

（比較例８） 造粒繊維Ａを、材料供給口３より供給するのに代えて材
料供給口２より供給した以外は実施例５と同様に行なっ
た。

結果を第５表に示す。

（実施例６） タルクに代えて炭酸カルシウム（平均粒子径０．９ルの
重質炭酸カルシウム）を用いた以外は実施例５と同様に
行なった。

結果を第５表に示す。

（実施例７） タルクに代えてエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）を用
いた以外は実施例５と同様に行なった。

結果を第５表に示す。

（実施例８） ポリプロピレンａに代えて高密度ポリエチレン（ＨＤＰ
Ｅ；密度０．９６８ｇ／ｃ＋＊ｆｆ、Ｍ　Ｉ　＝　５ｇ
／１０分）を用い、造粒繊維Ａに代えて造粒繊維Ｆを用
いた以外は実施例１と同様に行なった。

結果を第５表に示す。

（実施例９） ポリプロピレンａに代えて直鎖状低密度ポリエチレン（
ＬＬＤＰＥ；ブテン−１含有ｆｉ１５モル％。

密度０．９２０ｇ／ｃｓ”、Ｍ　Ｉ−１，０ｇ／１０分
）を用い、造粒繊維Ａに代えて造粒繊維Ｆを用いた以外
は実施例１と同様に行なった。

結果を第５表に示す。

（実施例１０） ポリプロピレンａに代えてＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ：鐘淵化
学工業■製ＡＢＳ樹脂　ＨＵＨＥＩ：ｔｏｎ）を用いた
以外は実施例１と同様に行なった。

結果を第５表に示す。

［発明の効果］ 本発明の熱可塑性樹脂組成物の製造方法により、極微細
であり高アスペクト比である無機質繊維で熱可塑性樹脂
を強化して熱可塑性樹脂組成物を得ようとする場合に、
前記無機質繊維で熱可塑性樹脂を強化する効果を充分に
発揮することができ、従来と比較して、前記Ｓ機質繊維
で熱可塑性樹脂を強化する熱可塑性樹脂！ｌ成物の性能
を飛躍的に向上することができる。

さらに、このように優れた性能を有する熱可塑性樹脂組
成物を常に安定した品質で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例における混練機を示す説明図
である。 ■・・・二軸混練機、２・・・材料供給口、３・・・材
料供給口、４・・・ストランド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均繊維径が０．１〜１．０μｍであり、平均ア
   スペクト比が５０〜３００であり、吸油量が４００ｍｌ
   ／１００ｇ以上である無機質繊維を造粒することにより
   得られる平均径が０．５〜５ｍｍであり、嵩比重が０．
   １５〜０．４である造粒繊維と、溶融状態の熱可塑性樹
   脂とを混練機内で混練することを特徴とする熱可塑性樹
   脂組成物の製造方法。