JPH0132855B2

JPH0132855B2 -

Info

Publication number: JPH0132855B2
Application number: JP57095688A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamamoto; Hideaki Suda; Kihachiro Nishiuchi; Akyoshi Kawaguchi
Original assignee: Otsuka Chemical Co Ltd; Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Otsuka Chemical Co Ltd; Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1982-06-04
Filing date: 1982-06-04
Publication date: 1989-07-10
Also published as: JPS58213032A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は、各種の日用品、雑貨、機械部品、電
気部品、自動車部品等の熱可塑性合成樹脂製射出
成形品に関するものである。〔従来の技術〕従来、各種の日用品、雑貨、機械部品、電気部
品、自動車部品等は、鉄製品、非鉄金属製品、木
工製品等として利用されていたが、近年において
は、これらの多くのものは、例えば、アスベス
ト、ガラス繊維、炭素繊維等からなる強化材で補
強された熱可塑性合成樹脂成形品として成形され
ている。〔発明が解決しようとしている課題〕ところで、前記従来の繊維強化熱可塑性合成樹
脂成形品は、例えばアスベストを強化材として使
用する場合は、作業環境を悪化させ、操業者の健
康保持に悪影響を及ぼすという欠点を有してい
る。また、ガラス繊維を強化材として利用したガラ
ス繊維強化熱可塑性合成樹脂成形品は、成形方向
に反りが発生しやすく、寸法安定性に難点を有し
ているばかりでなく、成形品表面に散在している
補強用のガラス繊維のために、成形品の表面特性
が悪く、商品価値を低下させる要因となつたり、
また、前記補強用のガラス繊維のために、成形品
の表面の硬度が極めて高くなつているので、成形
品の摺動特性が低く、軸受や摺動部品などの成形
品の場合には相手材を摩耗させてしまつたり、更
には成形機や金型に大きな損傷を与え易い等の欠
点を有している。更に、炭素繊維を強化材として利用する場合合
は、炭素繊維自体が高価であるため、経済的な理
由から炭素繊維強化熱可塑性合成樹脂成形品の用
途が己ずと限定されるばかりか、炭素繊維が導電
性を有するものであるという理由で、更にその用
途が限定されるという弊害を有している。このため、近年、強化材用繊維として優れた強
化性能を有する繊維状チタン酸カリウムを利用す
ることが提案されており、前述のガラス繊維強化
熱可塑性合成樹脂成形品等が有する諸種の欠点が
大巾に解消され、引張り強度、表面平滑性、等方
性、摺動特性の維持等に対して優れた性質を有す
る繊維強化熱可塑性合成樹脂成形品が得られるよ
うになつたが、この成形品は、強化材として使用
されている繊維状チタン酸カリウムがあまりにも
ミクロな繊維であるため、耐衝撃性が十分でな
く、かつ引張り伸度が小さく、即ち靭性が低い等
の欠点を有し、しかも繊維状チタン酸カリウム自
体が高価であるため、十分な補強作用を発現せし
める程に多量に充填すると勢い成形品の価格が高
くなる等の欠点を有している。これに対して、本発明は、岩綿微細繊維と、繊
維状チタン酸カリウムとからなる強化材を利用す
る熱可塑性合成樹脂製の射出成形品からなるもの
であり、引つ張り強度、表面平滑性、等法性、摺
動特性、引つ張り伸度等においても、優れた性質
を有する合成樹脂成形品を提供し得たものであ
る。〔課題を解決するための手段〕本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品は、該
成形品中に充填されている繊維強化材が、繊維径
１〜10μ、繊維長60〜600μの岩綿微細繊維と繊維
径0.1〜0.7μ、繊維長10〜50μの繊維状チタン酸カ
リウムとからなる熱可塑性合成樹脂製の射出成形
品からなるものであり、強化材としての繊維径１
〜10μ、繊維長60〜600μの岩綿微細繊維と、繊維
径0.1〜0.7μ、繊維長10〜50μの繊維状チタン酸カ
リウムとを含有する熱可塑性合成樹脂成形用組成
物を、所定の射出成形に付すことによつて得られ
るものである。前記本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品に
おける繊維強化材のうちの一方の成分である岩綿
微細繊維は、繊維径１〜10μ、繊維長60〜600μに
処理されているものが使用され、前記岩綿微細繊
維が、60μ未満の長さの極度に短かいものの場合
には、岩綿微細繊維の添加による効果が明確では
なく、また繊維長600μを越える長いものになる
と、毛玉が発生し易く、もう一方の強化材である
繊維状チタン酸カリウムとの分散性が悪くなり、
この場合も岩綿微細繊維の添加による効果が十分
でなくなる。特に、前記もう一方の繊維強化材で
ある繊維状チタン酸カリウムとの分散性の関係か
らみれば、前記岩綿微細繊維の繊維長は100〜
400μ程度であることが好ましい。本発明で使用される前記岩綿微細繊維、即ち、
繊維径１〜10μ、繊維長60〜600μの岩綿微細繊維
は、公知の方法によつて得られる岩綿を切断処理
することによつて得られるものである。すなわち、本発明で使用される岩綿微細繊維
は、通常、玄武岩、鉄鉱スラグ、銅スラグ、珪
石、ドロマイト、石灰、水酸化マグネシウム等の
原料をSiO₂35〜50wt.％、Al₂O₃5〜15wt.％、
CaO15〜40wt.％、MgO5〜25wt.％、MnO，
TiO₂等の微量成分１〜4wt.％、爽雑物たる
FeO1wt.％以下の組成成分となるように混合、配
合した原料混合物を、キユポラ炉や電気炉等で
1500〜1600℃程度に加熱して熔融し、得られる均
一融液を複数の組合せからなる高速回転体又は高
温高圧火炎（フレームジエツト）中に落下させ、
1250〜1450℃程度の温度領域で繊維化して得られ
る繊維径１〜10μ、繊維長数mm〜50mm程度の所謂
ロツクウールを、更に繊維長60〜600μに切断処
理して得られるものである。なお、前記ロツクウールから本発明で使用され
る繊維長60〜600μの岩綿微細繊維を得る切断処
理は、例えば、連続式二軸ニーダーに絶乾状態の
前記ロツクウールを投入し、加圧ゾーンの加圧度
を変化させることにより平均繊維長60〜150μの
ものを連続的に得る方法、あるいは前記ロツクウ
ールの約10wt.％水性分散液をスーパーミキサー
に投入し、1000〜2000rpmの高速で切断処理を行
い、この際の処理時間を変化させることにより平
均繊維長200〜600μの範囲内のものを任意に得る
方法等が利用出来る。前記切断処理において得られる岩綿微細繊維中
には、通常約40〜60wt.％程度の微小な非繊維状
物が含まれているので、これをそのまま本発明の
熱可塑性合成樹脂製射出成形品におけるその他の
強化材として使用することも可能であるが、前記
切断処理において得られる岩綿微細繊維を、該岩
綿微細繊維から非繊維状物を除去する工程に通
し、微小な非繊維状物の含有量が10wt.％になつ
ているものを利用するのが好ましい。前記微小な非繊維状物の除去は、所謂ロツクウ
ールを切断処理して得られた岩綿微細繊維を、例
えば、約5wt.％水性分散液にし、管径：管長＝
１：10（管径５cm、管長50cm）の縦型のシリンダ
ーに投入し、シリンダー下面から流速0.5／分
程度の清水を流入させ、シリンダーの上部より繊
維状物のみを排出するようにして繊維状物を摘出
させるのが良い。この操作の際に、シリンダー下
面より非繊維状物を排出させる管を設けておくよ
うにすると、繊維状物と非繊維状物との分離を連
続的に行うことが出来る。更に、この繊維状物と
非繊維状物との分離操作の際に、水性分散液中に
0.1wt.％以下のカチオン界面活性剤を添加、含有
せしめておくことにより、分離操作をより容易に
行うことが出来るので、かかる場合には繊維状物
と非繊維状物との分離を短時間で行うことが出来
るというメリツトがある。本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品におけ
る繊維強化材の他方の成分たる繊維状チタン酸カ
リウムは、一般式K₂O・nTiO₂（ｎは４、６、ま
たは８を表わす）で表示されるウイスカーであ
り、特に繊維径0.1〜0.7μ、繊維長10〜50μのもの
が使用される。これは、前記繊維状チタン酸カリ
ウムが、その繊維径が0.7μよりも太くなつたり、
あるいは繊維長が10μよりも短かくなると、該繊
維状チタン酸カリウムの利用による補強効果が十
分でなくなるためであり、また、繊維径が0.1μ未
満のものや、繊維長が50μを越えるものは、工業
的規模での生産が困難であり、不経済となる。なお、本発明で使用される前記繊維状チタン酸
カリウムとしては、商品名「テイスモ」〔大塚化
学薬品(株)製〕として市販されている繊維径0.2〜
0.5μ、繊維長20〜30μの高強度単結晶ウイスカー
がそのまま利用できる。本発明において使用される前記繊維状チタン酸
カリウムには、チタン酸カリウム半水塩と無水塩
との２種類があり、本発明においては、前述のも
のを各単独で、あるいは混合物として併用するこ
とも出来るが、熱可塑性合成樹脂に対する親和性
が優れていることから後者の無水塩を利用するの
がより好ましい。また、前記繊維状チタン酸カリ
ウムは、例えば特公昭42−27264号公報に示され
る焼成法による製造方法、または水熱法、フラツ
クス法、溶融法等で得られるが、収率性、経済性
等の点で、特にフラツクス法による製造方法を利
用するのが好ましい。本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品は、前
記構成からなる岩綿微細繊維と繊維状チタン酸カ
リウムとからなる繊維強化材を併用して含有して
いる点に特徴を有するものであり、成形品中の主
成分をなす熱可塑性合成樹脂に対する前記強化材
の量は、該成形品の用途によつて適宜変更され得
る。しかしながら、一般的には、前記岩綿微細繊
維と繊維状チタン酸カリウムとからなる強化材の
添加量が、熱可塑性合成樹脂に対して5wt.％未満
では該強化材による強化作用が十分に発現され得
ない虞れがあり、また、熱可塑性合成樹脂に対し
て50wt.％を越えると強化材の分散性が悪くなり、
均一な成形品にはなり難くなるので、前記強化材
は、通常、熱可塑性合成樹脂の５〜50wt.％、好
ましくは10〜40wt.％の範囲内で使用されるのが
良い。更に、前記強化材たる岩綿微細繊維と繊維状チ
タン酸カリウムとの両者の混合比率についても、
前記強化材の量と同様に本発明の熱可塑性合成樹
脂製射出成形品の用途によつて適宜変更され得る
が、岩綿微細繊維によつて果される強化作用と繊
維状チタン酸カリウムによつて果される強化作用
とが、両者共に効果的に奏され得るには、通常、
繊維状タン酸カリウム100重量部に対して岩綿微
細繊維20〜400重量部程度の割合で利用されるの
が好ましい。また、本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品
における強化材として使用される前記岩綿微細繊
維と繊維状チタン酸カリウムとは、例えばシラン
カツプリング剤等の表面処理剤による表面処理が
施されているものを利用する方が、その分散性能
の点から好ましい。この表面処理された強化材を利用する方法とし
ては、強化材として使用される岩綿微細繊維と繊
維状チタン酸カリウムとの混合物に、予め、表面
処理剤による表面処理が施されているものを利用
する方法と、岩綿微細繊維と繊維状チタン酸カリ
ウムとの混合物を所定の熱可塑性合成樹脂に混
練、分散する際に、前記混合物に表面処理剤を添
加する方法とがあるが、前者の予め表面処理剤に
よる表面処理が施された強化材を使用する方が、
表面処理剤の効果がより大きいことが確認されて
いる。前記表面処理剤たるシランカツプリング剤
としては、特に、γ−アミノプロピルトリエトキ
シシラン、ビニルトリスβ−メトキシエトキシシ
ラン、γ−メタアクロキシ・プロピルトリメトキ
シシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキ
シシランなどが効果的であり、また、強化材たる
岩綿微細繊維と繊維状チタン酸カリウムとの混合
物の0.05〜1.0wt.％程度の添加で、表面処理剤に
よる十分な効果が得られることが確認されてい
る。本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品中の主
たる成分を占める熱可塑性合成樹脂は、熱可塑性
を示す合成樹脂全般のものが利用できるが、最も
一般的にはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
スチレン、ポリ塩化ビニル、ABS樹脂、AS樹脂
をはじめ、エンジニアリングプラスチツクスとし
て、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン
テレフタレート、６−ナイロン、６，６−ナイロ
ン、ポリアセタール樹脂、ポリスルフオン、ポリ
エーテルサルホン、ポリフエニレンオキサイド、
変性PPO樹脂等が利用される。本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品は、前
記熱可塑性合成樹脂と、岩綿微細繊維と繊維状チ
タン酸カリウムとの強化材とを必須成分とするも
ので、更に、必要に応じて、着色剤、充填剤、帯
電防止剤、難燃剤等の添加剤が適宜、含有され得
ることは勿論である。なお、前記射出成形品は、前述の岩綿微細繊維
及び繊維状チタン酸カリウム等を含有する熱可塑
性合成樹脂混合物をそのまま射出成形に付すこと
によつて、あるいは前記熱可塑性合成樹脂混合物
によるペレツト成形し、これを射出成形に付すこ
とによつて得られるものである。〔実施例〕以下本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品の
具体的な構成を製造実施例を以つて説明し、併
せ、前記射出成形品の諸物性について言及する。実施例１岩綿微細繊維〔商品名・ミクロフアイバー
NIM、繊維径平均5μ、繊維長平均150μ、日東紡
績(株)製〕15重量部と、繊維状チタン酸カリウム
〔商品名・テイスモーＤ、繊維径0.2〜0.5μ、繊維
長20〜30μ、大塚化学薬品(株)製〕15重量部と、ポ
リプロピレン樹脂100重量部とをリボンミキサー
を用いて混合した熱可塑性合成樹脂成形用混合物
〔Ａ〕を、単軸スクリユー押出混練機で溶融、混
和させた後、ペレタイザーにてペレツト成形体を
得た。次いで、前記ペレツト成形体を、JIS Ｋ 6911
による寸法を持つ引張り、曲げ及び衝撃試験片用
の金型で、フアンゲート形の湯口を有する金型を
使用した射出成形機による射出成形に付し、本発
明の１実施例品たる試験片からなる射出成形品を
得た。尚、前記単軸スクリユー押出混練機における温
度制御は、フイードゾーン210℃、バレル温度220
℃、ノズル温度220℃であり、射出成形は、射出
温度200〜220℃、金型温度50〜70℃、射出圧力
800Kg／cm²、射出速度60c.c.／sec、射出保圧時間
10secで行つた。比較例１〜４後記第１表の比較例１〜４の各欄に表示される
組成物を、前記実施例１と同様に、リボンミキサ
ーを用いて混合した熱可塑性合成樹脂成形用組成
物〔Ｂ〕、〔Ｃ〕、〔Ｄ〕、〔Ｅ〕のそれぞれを、前記
実施例１におけるペレタイザー加工と同様にして
ペレツト成形体にした後、更に、前記実施例１に
おける射出成形条件と同一の射出成形に付すこと
によつて、比較のための射出成形品を得た。尚、比較例中におけるポリプロピレン樹脂、岩
綿微細繊維、繊維状チタン酸カリウムについて
は、実施例１で利用したものと同様のものを使用
した。実験１前記実施例１及び比較例１〜４における各射出
成形品からなる試験片の各種物性を第１表に示
す。尚、試験片の試験方法は、引張り強度：JIS Ｋ−7111 引張り伸度：JIS Ｋ−7113 曲げ強度：JIS Ｋ−7203 曲げモジユラス：JIS Ｋ−7203 アイゾツト衝撃強度：JIS Ｋ−7110 熱変形温度：JIS Ｋ−7207 表面平滑性：JIS Ｂ−0601にて、測定し、表面平滑性は、〇……良い △……普通 ×……悪い、で表示した。反りは、〇……良い △……普通 ×……悪い、で表示した。

【表】実施例２エポキシシランカツプリング剤〔商品名・シラ
ンカツプリング剤Ａ−187（UCC社製）〕で表面処
理されている岩綿微細繊維〔商品名・ミクロフア
イバー、繊維径平均4.1μ、繊維長平均150〜250μ、
非繊維状物含有量8.7wt.％、日東紡績(株)製〕15重
量部と、エポキシシランカツプリング剤〔商品
名・シランカツプリング剤Ａ−187（UCC社製）
で表面処理されている繊維状チタン酸カリウム
〔商品名・テイスモーＤ−102、繊維径0.2〜0.5μ、
繊維長20〜30μ、大塚化学薬品(株)製〕15重量部
と、PBT樹脂〔商品名・ジユラネツクス＃2000、
ポリプラスチツクス社製〕100重量部とをリボン
ミキサーを用いて混合した熱可塑性合成樹脂成形
用組成物〔Ｆ〕を、単軸スクリユー押出混練機で
溶融、混和させた後、ペレタイザーにてペレツト
成形体を得た。次いで、前記ペレツト成形体を、JIS Ｋ 6911
による寸法を持つ引張り、曲げ及び衝撃試験片用
の金型で、フアンゲート形の湯口を有する金型を
使用した射出成形機による射出成形に付し、本発
明の１実施例品たる試験片からなる射出成形品を
得た。尚、前記単軸スクリユー押出混練機における温
度制御は、フイードゾーン240℃、バレル温度250
℃、ノズル温度250℃で、射出成形は、射出温度
230〜250℃、金型温度50〜80℃、射出圧力1000
Kg／cm²、射出速度100c.c.／sec、射出保圧時間
10secで行つた。比較例５〜８後記第２表の比較例５〜８の各欄に表示される
組成物を、前記実施例２と同様に、リボンミキサ
ーを用いて混合した熱可塑性合成樹脂成形用組成
物〔Ｇ〕、〔Ｈ〕、〔Ｉ〕、〔Ｋ〕のそれぞれを、前記
実施例２におけるペレタイザー加工と同様にして
ペレツト成形体にした後、更に、前記実施例２に
おける射出成形条件と同一の射出成形に付すこと
によつて、比較のための射出成形品を得た。尚、比較例中におけるPBT樹脂、岩綿微細繊
維、繊維状チタン酸カリウムについては、実施例
２で利用したものと同様のものを使用した。実験２前記実施例２及び比較例５〜８における各射出
成形品からなる試験片の各種物性を第２表に示
す。尚、各試験片の試験方法は前記試験１における
試験方法に準拠した。

【表】実施例３実施例２で使用したのと同じ表面処理されてい
る岩綿微細繊維15重量部と、同じく実施例２で使
用したのと同じ表面処理されている繊維状チタン
酸カリウム15重量部と、６，６−ナイロン樹脂
〔商品名・レオナ、旭化成(株)製〕100重量部とをリ
ボンミキサーを用いて混合した熱可塑性合成樹脂
成形用組成物〔Ｌ〕を、単軸スクリユー押出混練
機で溶融、混和させた後、ペレタイザーにてペレ
ツト成形体を得た。次いで、前記ペレツト成形体を、前記実施例１
で使用したものと同じ金型を有する射出成形機に
よる射出成形に付し、本発明の１実施例品たる試
験片からなる射出成形品を得た。尚、前記単軸スクリユー押出混練機における温
度制御は、フイードゾーン260℃、バレル温度280
℃、ノズル温度280℃で、射出成形は、射出温度
260〜280℃、金型温度50〜80℃、射出圧力1000
Kg／cm²、射出速度100c.c.／sec、射出保圧時間
10secで行つた。比較例９〜12 後記第３表の比較例９〜12の各欄に表示される
組成物を、前記実施例３と同様に、リボンミキサ
ーを用いて混合した熱可塑性合成樹脂成形用組成
物〔Ｍ〕、〔Ｎ〕、〔Ｏ〕、〔Ｐ〕のそれぞれを、前記
実施例３におけるペレタイザー加工と同様にして
ペレツト成形体にした後、更に、前記実施例３に
おける射出成形条件と同一の射出成形に付すこと
によつて、比較のための射出成形品を得た。尚、比較例中における６，６−ナイロン樹脂、
岩綿微細繊維、繊維状チタン酸カリウムについて
は、前記実施例３で利用したものと同様のものを
使用した。実験３前記実施例３及び比較例９〜12における各射出
成形品からなる試験片の各種物性を第３表に示
す。尚、各試験片の試験方法は前記試験１における
試験方法に準拠した。

〔発明の作用、効果〕

本発明の熱可塑性合成樹脂製射出成形品は、繊
維径１〜10μ、繊維長60〜600μの岩綿微細繊維
と、繊維径0.1〜0.7μ、繊維長10〜50μの繊維状チ
タン酸カリウムとからなる繊維強化材を有する強
化熱可塑性合成樹脂成形品からなるものである。しかして、前記本発明の熱可塑性合成樹脂製射
出成形品は、繊維状チタン酸カリウムを強化材と
する熱可塑性樹脂成形品における優れた特性、す
なわち、引つ張り強度、表面平滑性、等方性、寸
法安定性、摺動特性の維持等に関する優れた特性
が何等犠牲になるようなことがなく、繊維状チタ
ン酸カリウムを強化材とする熱可塑性樹脂成形品
における弱点とされていた性質、すなわち、耐衝
撃性、引つ張り伸度（靭性）等の向上が、繊維径
１〜10μ、繊維長60〜600μの岩綿微細繊維による
強化材の併用によつて果されているものであり、
特に、諸特性において厳しい条件が要求される各
種の電気部品、機械部品等の熱可塑性合成樹脂成
形品に適応し得るものである。

Claims

【特許請求の範囲】１繊維径１〜10μ、繊維長60〜600μの岩綿微細
繊維と、繊維径0.1〜0.7μ、繊維長10〜50μの繊維
状チタン酸カリウムとからなる強化材を含有する
ことを特徴とする熱可塑性合成樹脂製射出成形
品。２岩綿微細繊維と繊維状チタン酸カリウムとか
らなる強化剤の量が、熱可塑性合成樹脂の５〜
50wt.％である特許請求の範囲第１項記載の熱可
塑性合成樹脂製射出成形品。３岩綿微細繊維：繊維状チタン酸カリウムが、
20〜400：100である特許請求の範囲第１項または
第２項記載の熱可塑性合成樹脂製射出成形品。