JPH01244814A - 樹脂成形物の製造方法 - 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、層状または繊維状の樹脂が分散して強化され
てなる樹脂成形物の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

樹脂は、一般に成形性に優れているが、耐熱性において
欠点を有する。このような樹脂成形物の物理、化学的な
性質を向上させるために、（１）層状物、繊維物、フィ
ラー、カーボンブラック等の強化材、充填材を分散させ
ること、あるいは、 （２）複数の要求特性を満足させるため性質の異なる複
数の横腹をブレンドすること が広く行われている。

（１）の場合、通常強化材や充填材と樹脂とを溶融・混
練し、成形用素材（ペレット）としそれらを再溶融する
ことにより成形物を製造しているが、体積分率で３０％
を越える強化材や充填材を混練することは非常に困難で
あり、これを達成するためには、混練工程を２〜３回と
複数回行わなければならない。また、混練工程や成形工
程における剪断等により損傷し、最終成形物にアスペク
ト比１００以上の繊維状充填材を分散させることは不可
能である。

（２）の場合、通常、複数の樹脂を溶融混練してペレッ
ト等の成形用素材として、これを成形機により再度溶融
し、所定の形状に賦形する。この場合、少量成分は粒径
１〜１０μｍの粒状となって多量成分中に分散するが、
層状物や直径１μｍ以上の太い繊維を分散させることが
できない。なお、この少量成分を粒状ではなく、繊維状
にすることも提案されている。ｒ　５ｏｃｉｅｔｙ　ｏ
ｆ　ＰｌａｓｔｉｃｓＥｎｇｉｎｅｅｒｓ　ＪのＡＮＴ
ＥＣ１９８５年のＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓＰ５３４〜５
３６には、高密度ポリエチレンとナイロン６との溶融ブ
レンドペレットを１５０°Ｃで押し出すとナイロン６が
冷延伸されて直径１μｍ以下の微細な繊維に変形すると
している。しかし、この方法では、層状物や直径１μｍ
以上の太い繊維を分散させることはできない。また、粒
状物を分散させたペレットを溶融押出しによって形成す
る工程が必要であり、操作が複雑になる。更に、２度の
溶融工程により樹脂が熱劣化しやすい。

〔第１発明の説明〕 本第１発明（特許請求の範囲第（１）項に記載の発明）
は、上記従来技術の問題点に鑑み、簡単な操作により層
状物または繊維状物が分散した樹脂成形物を製造し、上
記層状物または繊維状物の形状あるいは分散量を容易に
制御できる樹脂組成物の製造方法を提供しようとするも
のである。

、本第１発明は、層状物または繊維状物の少なくとも１
種が分散してなる樹脂成形物を製造する方法であって、
樹脂からなる第１成分の粉末と、該第１成分よりも融点
または流動開始温度の高い熱可塑性樹脂からなる第２成
分の粉末とを混合する混合工程と、上記混合物を第１成
分の融点または流動開始温度と第２成分の融点または流
動開始温度との間の温度で成形することにより第２成分
を層状または繊維状の少なくとも１種の形状に変形させ
て第１成分中に分散させる成形工程とからなることを特
徴とする樹脂成形物の製造方法である。

本第１発明によれば、従来法のような出発原料の樹脂を
ペレット化する工程が必要なく、簡単な操作により樹脂
成形物を製造することができる。

また、溶融工程が１回でよく、樹脂に熱劣化を与えない
。

また、層状物あるいはアスペクト比が１００以上の繊維
を分散させることができたり、あるいは多量の分散物を
も分散させることができ、分散物の形状あるいは分散量
を制御することができる。

第１成分に第２成分がぬれている状態で第２成分の繊維
化が行われるため、第１成分と第２成分との密着性も良
好であり、アンカー効果も期待できる。また、特にプロ
ー成形により成形する場合、第２成分としてガスバリヤ
−性のあるものを用いた場合、第２成分の層状化により
ガス遮断効果が生じる。

〔第２発明の説明〕 以下、本第１発明をより具体的にした発明（本第２発明
とする。）を説明する。

本発明では、２種類の樹脂（第１成分、第２成分の粉末
）を混合し、２種類の樹脂の融点または流動開始温度の
間で上記混合物を成形するものであり、この成形中に融
点または流動開始温度の高い樹脂（第２成分）を層状ま
たは繊維状の少なくとも１種の形状に変形させることに
より、第１成分中に第２成分が分散した樹脂成形物を製
造する。

混合工程において、混合する２種類の樹脂のうちの第２
成分は、熱可塑性樹脂とする。これは、熱硬化性樹脂は
層状または繊維状に変形させにくいためである。熱硬化
性樹脂は、加熱によりプリプレグ状態から流動状態を経
て架橋反応によって固化する。本発明では第２成分をプ
リプレグ状態で変形させるため、たとえ、層状または繊
維状に変形させることができたとしても、金型内での加
熱等の再加熱により流動状態を経て再び球状に変形して
しまう。また、第２成分の樹脂は、結晶性でも、非品性
でも、あるいはそれらの混合物でもよいが、クリティカ
ルな融点または流動開始温度を有する樹脂でないと成形
温度の設定が困難なため、結晶性のものが望ましい。

第１成分は、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でも、ある
いはそれらの混合物でもよい。しかし、耐熱性を向上さ
せるとの点では、熱可塑性樹脂の方が著しい効果が生じ
るので望ましい。

本発明では、第２成分の融点または流動開始温度を第１
成分よりも高くする。これは、成形工程において第１成
分のみが融解または流動し、第２成分は融解または流動
せずに層状または繊維状に変形させるためである。

なお、樹脂の融点または流動開始温度のうちのどちらを
基準とするかについては、第１成分、第２成分とも、樹
脂が結晶性の場合には融点、樹脂が非品性の場合には流
動開始温度とする。また、結晶性と非品性との混合物の
場合には、第２成分では結晶性樹脂の融点と非品性樹脂
の流動開始温度とのうちの低い方を基準し、第１成分で
は逆に高い方を基準とする。なお、第２成分が結晶性と
非品性との混合物の場合、結晶性の融点と非品性の流動
開始温度との差異が５℃以下とするのが望ましい。その
差異が５°Ｃを越えると、第２成分が変形しにくくなる
。例えば、第１成分が非品性樹脂、第２成分が結晶性の
樹脂の場合、第１成分の流動開始温度が第２成分の融点
よりも低くなるようにする。

上記第１成分と第２成分との組合せとしては、表に示す
ようなもの等が挙げられる。

表 なお、第１成分と第２成分との融点または流動開始温度
の差は２０°Ｃ以上であることが望ましい。

これは、通常の結晶性樹脂の融解開始温度と融解終了温
度は融点前後に数℃の幅を有するため、成形温度での第
２成分の溶融を極力させるために望ましいものである。

また非品性樹脂の流動開始温度は剪断応力又は射出圧力
依存性があるので、やはり大数“Ｃの変動が生じる。従
ってこの場合にも、第２成分の溶融を極力さけるために
上記２０°Ｃ以上の温度差があることが望ましい。また
、２種類の成分は、平均粒径１μｍ〜１ｍｍの粉末とし
て使用するのがよい。平均粒径が１μｍ未満では、直径
１μｍ以上の太い繊維を得ることができないのと粉末が
凝集して２種類の成分を均一に混合することが困難であ
る。また、特に第２成分が１ｍｍを越える場合には、射
出成形機のノズル等流路でブロッキングして、流路閉塞
を起こしやすい。又第１成分が１ｍｍを越えると、第１
成分中に第２成分を均一に分散させることが困難となる
。

更に、２種類の成分の配合割合は、体積分率で第２成分
が６３％以下となる範囲が望ましい。これは、球状粉末
の充填限界（球のランダム最密充填）が６３％であるた
めである。

上記２種類の成分に更に着色剤、酸化防止剤等の添加剤
を添加してもよい。該添加剤は予め第１成分または第２
成分中に混入してもよいし、第１成分と第２成分の混合
時に添加してもよい。

２種類の成分の混合は、ヘンシェルミキサー、振動ミル
などの機械的混合等により行う。

成形工程においては、前記混合工程で得られた混合物を
第１成分の融点または流動開始温度と第２成分の融点ま
たは流動開始温度との間の温度で成形する。この融点ま
たは流動開始温度の基準は、前記のように、樹脂が結晶
性の場合には融点を、樹脂が非品性の場合には流動開始
温度を基準とする。これにより、第１成分が溶融して、
該溶融物中で第２成分が流動に伴う剪断応力により層状
または繊維状の少なくとも１種の形状に変形する。

最終成形物としては、第１成分中に変形した第２成分が
分散したものとなる。

成形は、射出成形機、ブロー成形機等の成形機械により
行う。

例えば、射出成形機により行う場合、そのノズルの形状
は、ノズル孔の長さをし、ノズル孔の半径をＲとすると
、Ｌ／Ｒ＞２０とするのがよい。

この範囲であれば、射出流量を高速にすることにより、
容易にノズル部において第２成分の剪断降伏応力を越え
た剪断応力を発生させることができる。この剪断応力に
より第２成分を層状または繊維状に変形させる。その後
、混合物をノズルに接して取り付けられた金型内に注入
する。金型キャビティ内では、第１成分中に層状物また
は繊維物に変形した第２成分が分散した樹脂成形物が得
られる。

また、アキュームレータ式プロー成形機等のブロー成形
機により成形を行う場合、そのグイリップの形状として
は、グイリップのランド長さをし、グイリップの流路幅
をＢとすると、Ｌ／Ｂ＞１０とするのがよい。更に、加
熱温度としては、第１成分の融点または流動開始温度以
上でかつ第２成分の融点または流動開始温度よりも５〜
ｌＯ°Ｃ低い温度とするのがよい。この範囲であれば、
グイリップ部において、第２成分の剪断降伏応力を越え
た剪断応力が容易に発生し、第２成分を層状または繊維
状に変形させる。かくして第２成分が第１成分中に層状
または繊維状に分散したパリソンが押し出される。その
後、パリソンをブローすることにより、パリソンを金型
内壁に密着させて第１成分中に変形した第２成分が分散
したブロー成形品が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）粉末７０重量部とポリ
アミド−６（ＰＡ−６）粉末３０重量部とをポリエチレ
ン製容器に入れ、６０）ｒｚで１ｏ分間加振することに
より両者を混合した。上記ＨＤＰＥは融点１２７°Ｃ１
その粉末の粒径は１〜３゜０８ｍに分布し、平均粒径は
１００μｍであった。

また、ＰＡ−６は融点２２５°Ｃ１その粉末の粒径は１
〜５００μｍに分布し、平均粒径は２００μｍであった
。

上記混合物を、第１図に示すようなノズル１を有する超
高速剪断射出成形機のホッパに投入し、１５０〜２２０
°Ｃで金型２内に射出して第２図に示すような、４Ｘ１
０Ｘ１００ｍｍの大きさの樹脂成形物を製造した。第１
図は上記射出成形機のノズル１付近の断面図であり、ノ
ズル孔１１は、長さ（Ｌ）１０飾、径（２Ｒ）φ０．５
鵬とした。成形に際して、ノズル孔通過時の最大剪断速
度を変化させたところ、剪断速度を高くすることにより
ＰＡ−６が繊維状に変形されることが観察された。

また、成形温度が低くなるほど、ＰＡ−６を変形させる
のに必要な剪断応力が高くなるため、高剪断速度となっ
た。

第３図に、成形温度２２０°Ｃ１金型温度８０°Ｃ１剪
断速度９．３Ｘ　１０５ｓ−’　（剪断応力１．２６　
Ｍ　Ｐ　ａ　）の条件で成形した成形物の第２図におけ
るＸ面のＳＥＭ写真（倍率１００倍）を示す。なお、観
察面は、表面をパフ研磨した後、酸化ルテニウムガス（
ＲｕＯ４）でＰＡ−６を染色したものであり、図ではＰ
Ａ−６は黒色を呈している。

第３図では、ＨＤＰＥ中にアスペクト比が１００以上の
ＰＡ−６が主として流れ方向に分散していることが分る
。

また、比較のため、成形温度２３５°　（ＰＡ−６の融
点以上）、金型温度８０℃、剪断速度６．ＩＸ　Ｉ　０
３ｓ−’　（剪断応力０．２１　Ｍ　Ｐ　ａ　）の条件
で成形した成形物の第２図におけるＸ面のＳＥＭ写真（
倍率４００倍）を第４図に示す。第４図では、ＨＤＰＥ
中にμｍオーダーの粒状ＰＡ−６が分散しており、通常
の溶融ブレンドと何ら変わらない分散状態であった。こ
れは、ＰＡ−６が溶融したため、微少な剪断応力で変形
が始まり、ＰＡ−６が微粒化したためである。

また、この系での成形温度とＰＡ−６の繊維化の生じる
限界剪断応力の関係を第５図に示す。第５図中、斜線部
分は、ＰＡ−６を繊維状に変形することができる領域で
ある。第５図より、ＰＡ−６を変形させるためには限界
剪断応力はＰＡ−６の剪断降伏応力を越えなければ成ら
ないことがわかる。

また、この系での樹脂成形物の弾性率の温度変化を第６
図に示す。図中、ＡはＰＡ−６のみからなる成形物、Ｂ
は第３図に示すもの、Ｃは第４図に示すもの、ＤはＨＤ
ＰＥのみからなるものである。第６図より、第３図に示
すような、ＰＡ−６が繊維状に分散することによって通
常のブレンド（第４図に示すもの）よりもＨＤＰＥの融
点（１２７°Ｃ）以上の温度下で１桁以上高い弾性率が
得られ、耐熱性が向上することが分る。

実施例２ ＨＤＰＥ粉末７０重量部とＰＡ−６粉末３０重量部とを
実施例１と同様にして混合した。上記ＨＤＰＥには融点
１２７°Ｃ２その粉末の粒径は１〜３００μｍに分布し
、平均粒径は１００μｍであった。また、ＰＡ−６は融
点２２５°Ｃ１その粉末の粒径は２００〜５００μｍに
分布し、平均粒径は４００μｍであった。

上記混合物をアキュームレータ式ブロー成形機により、
内容ｆｌｊ２のボトル状容器に成形した。

成形条件は、樹脂温度２２０°Ｃ１外径５０ｍｍ、肉厚
約１　ｍｍのパリソンを押出し、通常の方法により、金
型でパリソンをはさみ込んだ後ボトル状にブロー成形し
た。グイリップの寸法は、ランド長１００ｍｍ、リップ
幅ＩＭとし、パリソン押出し時に最大１．３　Ｍ　Ｐ　
ａの剪断応力が生じる条件で押出しを行った。得られた
樹脂組成物は、ＨＤＰＥ中に層状のＰＡ−６が分散した
ものであった。

この容器にガソリンを充満させて、ガソリンの透過量を
調べたところ、ＨＤＰＥのみからなる容器に比べて透過
量が１１５０に減少した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１において使用した超高速剪断射出成
形機のノズル付近の断面図、第２図は、実施例１におい
て製造した樹脂成形体の斜視図、第３図ないし第４図は
、第２図のＸ面における樹脂組織を示すＳＥＭ写真、第
５図は、実施例１における成形温度と限界剪断応力との
関係を示す線図、第６図は、実施例１における成形物の
弾性率の温度依存性を示す線図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）層状物または繊維状物の少なくとも１種が分散し
   てなる樹脂成形物を製造する方法であって、樹脂からな
   る第１成分の粉末と、該第１成分よりも融点または流動
   開始温度の高い熱可塑性樹脂からなる第２成分の粉末と
   を混合する混合工程と、上記混合物を第１成分の融点ま
   たは流動開始温度と第２成分の融点または流動開始温度
   との間の温度で成形することにより第２成分を層状また
   は繊維状の少なくとも１種の形状に変形させて第１成分
   中に分散させる成形工程とからなることを特徴とする樹
   脂成形物の製造方法。
2. （２）第（１）請求項に記載の製造方法において、第１
   成分の融点または流動開始温度と第２成分の融点または
   流動開始温度との差が２０℃以上であるこ？？