JPH0154367B2

JPH0154367B2 -

Info

Publication number: JPH0154367B2
Application number: JP60035272A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Kuzura
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1989-11-17
Also published as: JPS61195140A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、金属繊維充填オレフイン系樹脂組成
物に関するもので、より詳細には金属繊維のオレ
フイン系樹脂への分散が良好で、混練作業性に優
れていると共に引張強度、伸び、耐衝撃性等の機
械的性質が顕著に改善された金属繊維充填オレフ
イン系樹脂組成物に関する。従来の技術金属繊維配合樹脂組成物から成る成形品は、適
度の電気伝導性及び熱伝導性を有し、またこの材
料は電磁波シールド性を有することから、各種電
子機器のウエア、容器、建材等の用途への応用が
期待されている。金属繊維を配合すべき樹脂として、経済性、入
手の容易さ、更に諸物性等の面でオレフイン系樹
脂を用いることが望まれているが、オレフイン系
樹脂中に金属繊維を配合するときには、一つの致
命的な欠点を生ずることが見出された。それは、
金属繊維をオレフイン系樹脂に配合すると、配合
量の増大につれて、引張強度や伸び等の機械的特
性が著しく低下することである。金属繊維配合樹脂の電気及び熱に対する伝導性
は、樹脂マトリツクス中で金属繊維のネツトワー
クが形成されていることによるものであり、この
ためには或る基準値以上の配合量が必要であるの
であるが、このような配合量では組成物の機械的
特性の低下が顕著になるのである。発明の目的従つて、本発明の目的は上述した欠点が解消さ
れた金属繊維充填オレフイン系樹脂組成物を提供
するにある。本発明の目的は、電気や熱に対する伝導性や電
磁波シールド性が十分に得られる金属繊維配合量
での機械的特性の低下傾向が抑制された金属繊維
充填オレフイン系樹脂組成物を提供するにある。本発明の更に他の目的は、金属繊維のオレフイ
ン系樹脂への分散が良好で、混練作業性や成形性
に優れ、しかも機械的特性も改善された樹脂組成
物を提供するにある。発明の構成本発明によれば、オレフイン系樹脂、金属繊維
及び極性基含有オレフイン重合体から成る組成物
であつて、前記オレフイン系樹脂はポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリブテン―１のいずれか
或いはこれらの共重合体であり、前記金属繊維は
前記オレフイン系樹脂当り１乃至60容量％、特に
５乃至60容量％の量で含有され、前記極性基含有
オレフイン重合体は、樹脂酸乃至酸無水物変性オ
レフイン重合ワツクス、酸化ポリエチレンワツク
スまたはエポキシ変性オレフイン重合体ワツクス
のいずれかであつて、この極性基含有オレフイン
重合体は金属繊維当り0.1乃至50重量％、特に0.5
乃至20重量％の量で含有されていることを特徴と
するオレフイン系樹脂組成物が提供される。発明の実施態様本発明を以下に詳細に説明する。本発明において、金属繊維としては、溶融紡糸
法、伸展法、押出法、切削法、びびり振動切削法
等のそれ自体公知の任意の方法で得られる金属繊
維が使用される。繊維を構成する金属の種類は、
鋼、鋳鉄、ステンレススチール、黄銅、銅、アル
ミニウム等の任意のものであつてもよく、式ｌ／
ｄ（式中ｌは金属繊維の長さ、ｄは金属繊維の径）
で定義されるアスペクト比は、２以上、一層好適
には10乃至5000の範囲にあることが、本発明の目
的に関して好適である。即ち、配合する金属繊維の量を比較的低い範囲
の一定値とし、且つ金属繊維のアスペクト比を変
化させた場合、配合樹脂組成物の熱伝導率は或る
基準のアスペクト比を越えると、急激に大きくな
る傾向を示す。これは、充填した金属繊維のアス
ペクト比が或る基準値を越えるとマトリツクス内
でほぼ均一に接触し、安定した熱の伝導路を形成
するためと考えられる。金属繊維の好適なものは、径が１乃至1000μ
ｍ、特に５乃至100μｍであり、その繊維長は0.1
乃至1000mm、特に0.5乃至100mmのものである。これらの金属繊維の内でも、鋼又は鋳鉄製の繊
維は、電磁結合力が大であり例えば高周波誘導加
熱が容易であるという利点を有し、ステンレスス
チール或いは黄銅製の繊維は耐腐食性に優れてい
るという利点を有する。金属繊維を配合するオレフイン系樹脂として
は、低―、中―或いは高―密度のポリエチレン、
結晶性ポリプロピレン、結晶性ポリブテン―１或
いはこれらの共重合体等が使用される。共重合体
の適当な例は、エチレン―プロピレン共重合体、
エチレン―ブテン―１共重合体、プロピレン―ブ
テン―１共重合体、エチレン―プロピレン―ブテ
ン―１共重合体、イオン架橋オレフイン系共重合
体（アイオノマー）等が挙げられる。これらのオ
レフイン系樹脂は単独でも或いは２種以上のブレ
ンドの形でも使用される。用いるオレフイン系樹
脂は、勿論少なくともフイルムを形成するに足る
分子量を有するべきであり、そのメルトインデツ
クス（ASTM Ｄ―1238）は一般に0.1乃至100
ｇ／10分、特に0.2乃至40ｇ／10分の範囲内にあ
るのがよい。耐熱性の点から好ましいオレフイン
系樹脂は、ポリプロピレン又は結晶性プロピレン
―エチレン共重合体であり、成形性の点で好まし
いオレフイン系樹脂はポリエチレン或いはアイオ
ノマーである。本発明の重要な特徴は、オレフイン系樹脂に金
属繊維を配合させるに際し、この系中に極性基含
有オレフイン系重合体を配合すると、金属繊維の
樹脂中への分散性が著しく向上し、混練作業性や
成形性が改善されると共に、引張強度、伸び及び
耐衝撃性等の著しい改善が行われることに存す
る。極性基含有オレフイン重合体は、マトリツクス
となるオレフイン系樹脂に或る程度の相溶性を有
すると共に、その極性基の存在によつて金属繊維
表面に対しても優れた接着性を示す。かくして、
この極性基含有低分子量オレフイン重合体は、金
属繊維表面とマトリツクスオレフイン系樹脂とを
橋架する作用を示し、これにより金属繊維の分散
性を助長し、また両者の密着性を向上させること
により、機械的特性の改善を行うものと信じられ
る。本発明において、極性基含有オレフイン重合体
として、カルボン酸、カルボン酸塩、カルボン酸
無水物、カルボン酸エステル等に基ずくカルボニ
ル基

【式】或いはエポキシ基

【式】を有するオレフイン系重合体が使用される。これらの極性基の濃度は、重合体100
ｇ当り１乃至600ミリモル、特に10乃至300ミリモ
ルの範囲内にあるものが好適である。即ち、上記
範囲よりも低いときには、金属繊維とマトリツク
ス樹脂との密着不良を生じる傾向があり、また上
記範囲よりも高いと、やはり密着不良を生じたり
組成物の諸耐性が低下する傾向がある。このような極性基含有オレフイン重合体は、対
応するオレフイン重合体に対応する極性基含有単
量体をグラフト共重合させるか、或いは対応する
オレフイン重合体を酸化することにより得られ
る。また、極性基含有オレフイン重合体の好適な
ものは、酸乃至酸無水物変性オレフイン重合体、
酸化ポリエチレン及びエポキシ変性オレフイン重
合体として入手できる。酸乃至酸無水物変性オレフイン重合体は、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、エチレン―プロピレ
ン共重合体、エチレン―酢酸ビニル共重合体等の
オレフイン重合体に、エチレン系不飽和カルボン
酸乃至はその無水物、例えば無水マレイン酸、マ
レイン酸、フマル酸、アクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、
シトラコン酸等をグラフトさせたものである。酸化ポリエチレンは、例えばポリエチレンを固
相、溶融相或いは溶液相で酸素酸化することによ
り得られ、酸素はその分子内にカルボキシル基、
エステル基、水酸基等の形で存在する。エポキシ変性オレフイン重合体は、前に例示し
たオレフイン重合体に、エポキシ基含有エチレン
系不飽和単量体、例えばグリシジルアクリレー
ト、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジ
ルエーテル、２―（アリルフエニル）エチレンオ
キサイド等をグラフトさせたものである。本発明に用いる極性基含有オレフイン重合体
は、フイルムを形成するに足るような高分子量の
ものであつてもよいが、低分子量のものの方が改
質効果が顕著である。例えば、後述する例に示す
通り、ポリプロピレンの場合、組成物が十分に熱
及び電気に対し良伝導性であるような金属繊維の
配合量では、金属繊維配合樹脂の引張強度は、金
属繊維未配合の樹脂の引張強度の約半分に低下す
るが、低分子量極性基含有オレフイン重合体を配
合した場合には、その引張強度は未配合のものと
ほぼ同じか、或いはそれを若干上廻る程度に向上
することが認められる。低分子量の極性基含有オレフイン重合体を配合
した場合に特に優れた作用効果が奏される理由
は、組成物の配合混練時に、金属繊維と極性基含
有オレフイン重合体とのなじみがよく行われるた
めではないかと推定される。極性基含有オレフイン重合体の分子量は、かか
る見地から、200乃至5000の重量平均分子量（
_Ｗ）、特に300乃至10000の_Wを有するものが望ま
しい。本発明の目的に特に好適な極性基含有オレ
フイン重合体は、重要な順に、酸乃至酸無水物変
性オレフイン重合体ワツクス、酸化ポリエチレン
ワツクス、エポキシ変性オレフイン重合体ワツク
スである。本発明の組成物において、金属繊維はオレフイ
ン系樹脂マトリツクス当り１乃至60容量％、特に
５乃至40容量％の量で存在することも一般に重要
である。即ち、上記範囲よりも少ない場合には、
熱や電気の伝導性や、電磁波シールド性等に関し
て満足すべき結果が得られず、一方上記範囲より
も多い場合には、樹脂の分散性や配合組成物の成
形性が実用に供し得ない程低下する傾向がある。また、極性基含有オレフイン重合体は、金属繊
維に対して、0.1乃至50重量％、特に0.5乃至20重
量％の量で配合することも重要である。この配合
量が上記範囲よりも少ない場合には、分散性の改
善や、機械的強度低下防止という作用効果が不満
足であり、一方上記範囲よりも多い場合には、や
はり機械的特性の改善効果がかえつて低下するよ
うになる。前述した低分子量の極性基含有オレフ
イン系重合体を用いる場合には、この配合量を金
属繊維当り0.5乃至10重量％のような低い範囲と
し得ることが注目されるべきである。本発明の組成物は、各成分をドライブレンドし
た後、直接押出機或いは射出機のシリンダーに供
給して溶融混練を行つてもよいし、また予じめ、
ローラ、ペレタイザー、或いはニーダーに供給し
て予備混練を行うことができる。これら何れの場
合にも、金属繊維のマトリツクス中への分散が容
易に行われ、混練操作が容易に行われることが本
発明の利点である。勿論、本発明の樹脂組成物には、それ自体公知
の任意の配合剤、例えば酸化防止剤、滑剤、顔
料、充填剤、紫外線吸収剤、防炎剤等を公知の処
方に従つて配合し得る。本発明の樹脂組成物は優れた成形性を有するこ
とから、例えばフイルム、シート、テープ、パイ
プ等の形に押出成形することができ、また押出中
空成形、射出成形等により各種容器の形に成形で
きる。これらの成形品は、電気伝導性、熱伝導性乃至
熱放散性、電磁波遮断性を有する各種部品、部
材、構造材として有用であり、またその電導性や
電磁結合性を利用して高周波誘導加熱可能な材料
として有用である。この用途の一例として、本発
明の組成物は高周波誘導加熱可能なヒートシーラ
ント乃至容器、容器蓋等に用いられる。実施例本発明の優れた作用効果を次の例で説明する。実施例１〜15、比較例１〜５第１表に示すポリプロピレン、無水マレイン酸
変性ポリプロピレン、無水マレイン酸変性ポリプ
ロピレンワツクス及びびびり振動法で得られた長
さ3.0mm、有効直径60μｍ（アスペクト比：50）の
鋼繊維の各素材を205℃に保持された２本のロー
ルから成るロールミルによつて混練し、第２表に
示す組成の各種サンプルを調整した。得られた各種サンプルからホツトプレスを用い
て引張試験用及び衝撃試験用試験片を作製した。
第２表に引張試験機（引張速度：50mm／min、測
定温度：25℃）により測定した引張強度と破断伸
度及びプルーブ式高速衝撃試験機（プルーブ速
度：19.05ｍ／min、測定温度：25℃）により測
定した衝撃強度を示す。第２表より明らかなよう
に、同一鋼繊維配合量で比較した場合、無水マレ
イン酸変性ポリプロピレン及び無水マレイン酸変
性ポリプロピレンを配合したものの機械的特性、
特に引張強度と衝撃強度は無配合のものに比べて
良好であつた。第３表には、ポリプロピレン単体及び本発明の
組成物の体積固有抵抗を示す。ポリプロピレン単
体の体積固有抵抗は高く、導電性は全く無いが、
各実施例のサンプルでは導電性が認められた。実施例16、比較例６密度が0.90ｇ／c.c.、融点が154℃，MIが10.0
ｇ／10min、エチレン含有量が５モル％のエチレ
ン―プロピレン・ブロツク共重合体70重量部とエ
チレン含有量が３モル％のエチレン―プロピレ
ン・ランダム共重合体に無水マレイン酸とフマル
酸が３：１のモル比でグラフトされたカルボニル
基濃度が80ミリモル／100ｇ重合体、融点が147
℃，MIが12.0ｇ／10minの変性プロピレン共重合
体30重量部（アルミニウム繊維に対して36重量
％）とびびり振動法により得られた長さ3.0mm、
有効直径40μｍ（アスペクト比：75）のアルミニ
ウム繊維15容量％の各素材を205℃に保持された
２本のロールから成るロールミルによつて混練す
ることによりアルミニウム繊維配合ポリプロピレ
ン樹脂組成物を得た（実施例16）。一方、前記エチレン―プロピレン・ブロツク共
重合体と前記アルミニウム繊維15容量％とから成
る組成物を同様の方法で作製した（比較例６）。得られた各サンプルをホツトプレスを用いて引
張試験用及び衝撃試験用試験片を作製した。第４
表に実施例１と同様にして測定した引張強度、破
断伸度及び衝撃強度を示す。表から明らかなよう
に、変性ポリプロピレンの配合により機械的特性
の向上が見られた。実施例17，18比較例７第５表に示すポリエチレン、エポキシ変性ポリ
エチレンワツクス、酸化ポリエチレン及びびびり
振動法で得られた長さ4.0mm、有効直径40μｍ（ア
スペクト比：100）のアルミニウム繊維の各素材
を第６表に示す組成比でヘンシエルミキサーによ
りドライブレンドした。得られた混合物を射出成
形機のホツパーに入れ射出成形することにより引
張試験用及び衝撃試験用の試験片を作製した（実
施例17，18）。一方、前記ポリエチレンと前記アルミニウム繊
維20容量％の組成物から成る試験片を実施例17と
同様の方法で作製した（比較例７）。第６表に実施例１と同様にして測定した引張強
度、破断伸度及び衝撃強度を示す。第６表から明らかなように極性基含有ポリエチ
レンを配合した場合、著しい機械的特性の向上が
見られた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１オレフイン系樹脂、金属繊維及び極性基含有
オレフイン重合体から成る組成物であつて、前記オレフイン系樹脂はポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブテン―１のいずれか或いはこれ
らの共重合体であり、前記金属繊維は前記オレフイン系樹脂当り１乃
至60容量％の量で含有され、前記極性基含有オレフイン重合体は、樹脂酸乃
至酸無水物変性オレフイン重合ワツクス、酸化ポ
リエチレンワツクスまたはエポキシ変性オレフイ
ン重合体ワツクスのいずれかであつて、この極性
基含有オレフイン重合体は金属繊維当り0.1乃至
50重量％の量で含有されている、ことを特徴とす
るオレフイン系樹脂組成物。２金属繊維のアスペクト比が２以上の金属繊維
である特許請求の範囲第１項記載の組成物。３極性基含有オレフイン重合体が、カルボニル
基【式】或いはエポキシ基を１乃至600ミリモル／100ｇ重合体の濃度で有するものである特
許請求の範囲第１項記載の組成物。４極性基含有オレフイン重合体が200乃至50000
の重量平均分子量を有するワツクス状乃至低分子
量重合体である特許請求の範囲第１項記載の組成
物。