JPH0195160A

JPH0195160A - プラスチック充填用粒子およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0195160A
Application number: JP25312387A
Authority: JP
Inventors: Ikuo Hagiwara; 郁夫萩原; Koichiro Oka; 紘一郎岡
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1987-10-07
Filing date: 1987-10-07
Publication date: 1989-04-13

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】［産業上の利用分野コ本発明はプラスチック充填用のエポキシ樹脂系粒子およ
びその製造方法に関するものである。

［従来の技術］従来、無は質補強材や充填材を配合した強化プラスチッ
クが、強度、剛性、耐クリープ性、耐熱性、寸法安定性
、耐薬品性などに優れた、金属代替材料として重要視さ
れている。

一方、有機系の強化材としては、仝芳香族ポリアミド繊
維を代表例とする強化材が知られている。

また、有機系の充填材としては、特開昭６２−１２７３
１２号公報にフェノール樹脂系有機充填材が開示されて
いる。

ざらに、球状エポキシ樹脂硬化物としては、特開昭５１
−９１９９９号公報に、エポキシ化合物とエポキシ樹脂
用硬化剤とからなるゲル型およびＭＲ型の球状エポキシ
樹脂硬化物の製造方法が提案されれている。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、無機質強化材は、配合混練時の押出機や
成形機のスクリューやガツトを切断するカッター刃の摩
耗や損傷が著しいこと、無機充填材系は、耐衝撃性が低
下するなどの問題点を有している。

また、仝芳香族ポリアミド繊維などの有機系強化材は、
非常に高価であるという問題点を有していた。

また、特開昭６２−１２７３１２号公報のフェノール樹
脂に関しても、コストが高い、ざらに、製ｊ聞工程でｊ
ＨＱを使用しているために、ハロゲンが残留し、プラス
チック性能を低下させる傾向にある。

また、特開昭５１−９１９９９号公報の粒子は、粒径が
大ぎく、充填材として用いることができないものである
。

本発明は、かかる従来技術の欠点を解消しようとするも
のであり、耐アルコール性、耐熱性、粒子径を特定化し
た硬化エポキシ樹脂球状微粒子がプラスチック充填用粒
子として極めて有効であり、かつ短時間で安定して経済
性よく上記の特性を具備した硬化エポキシ樹脂球状微粒
子の製造方法を見い出し本発明に到達したものである。

［発明が解決しようとする問題点］本発明は、上記目的を達成するために、下記の描成を有
する。

「（１）　　実質的に、一分子中に少なくとも二個以上
のエポキシ基を有するエポキシ化合物と水に難溶性のエ
ポキシ硬化剤との反応物からなり、次の（イ）〜（ハ）
の事項を満足するプラスチック充填用粒子。

（イ）アルコールに対する溶解度が５重量％以下。

（ロ）室温から３００℃の範囲において実質的に溶融あ
るいは分解しない。

（ハ）平均粒子径が７０μｍ以下の球状微粉末形態。

（２）　　次の（イ）〜（ホ）の工程からなるプラスチ
ック充填用粒子の製造方法。

（イ）エポキシ化合物と水に難溶性のエポキシ硬化剤と
を均一に混合し、液状物を得る。

（ロ）上記液状物を撹拌しながら、保護コロイド性物質
が含イ１された水を該液状物中に添加し、ＷＺＯ型エマ
ルジョンを経てＯ／Ｗ型エマルジョンに乳化する。

（ハ）上記乳化液中に有機溶媒を含む場合、該乳化液を
撹拌しながら加熱および／または減圧下で有機溶媒を揮
散除去する。

（ニ）上記乳化液を常圧あるいは加圧下で加熱し、エポ
キシ化合物とエポキシ硬化剤を反応させる。

（ボ〉上記乳化液から硬化エポキシ樹脂球状微粒子を取
り出す。」以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明のエポキシ化合物は、一分子中に少なくとも二個
以上のエポキシ基を有するエポキシ樹脂が広く用いられ
、特にフェノール類、アミン類、炭素炭素二重結合を有
する化合物を前駆体とするエポキシ樹脂が、耐熱性、接
着性が良好で必る点で好ましい。具体的には、ビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ
樹脂、ビスフェノールＳ型エポキシ樹脂、フェノールノ
ボラック型エポキシ樹脂、タレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂、トリグリシジル−ｐ−アミンフェノール、テ
トラグリシジルアミノジフェニルメタン、テトラグリシ
ジルメタキシレンジアミン、トリグリシジルイソシアヌ
レート、１〜リグリシジルエーテルトリフエニルメタン
、テトラグリシジルエーテルテトラフェニルエタン等が
挙げられるか、これに限定されるものではない。

エポキシ樹脂を三次元網状化した硬化体とするために硬
化剤を使用する。エポキシ硬化剤は従来より公知のもの
の中で水に難溶性のものが用いられ、好ましくは、アミ
ノ基、酸無水物基、アジド基、フェノール性水酸基を有
する化合物がよい。

具体的には、ポリアミドアミン、脂環族ポリアミン、芳
香族ポリアミン、ポリフェノール、第三アミン類、イミ
ダゾール類、Ｂ　Ｆ　３　重体、酸無水物等が挙げられ
る。

また、必要に応じて、エポキシ樹脂用として知られる硬
化促進剤を硬化剤とともに使用することも可能である。

本発明において、エポキシ樹脂と水に難溶性のエポキシ
硬化剤の組合せは特に限定されないが、プラスチック用
充填材として架（ｎ密度が高くて耐薬品性、耐熱性が良
好なことが要求されるので、好ましくはガラス転移温度
が１２０℃以上、より好ましくは１５０℃以上となるよ
うな組合せがよい。

次に、本発明の製造方法について説明する。

本発明においてエポキシ化合物とエポキシ硬化剤は、乳
化工程前に均一に分散させておかなＣプればならない。

エポキシ化合物が固体状である、あるいはエポキシ硬化
剤が固体状であってエポキシ化合物中に溶解し難い場合
には有機溶媒を用いて均一に混合、溶解させる。本発明
に用いられる有機溶媒は、実質的に水に不溶おるいは難
溶で、かつエポキシ化合物およびエポキシ硬化剤を溶解
しうるものが好ましい。また、水を用いて乳化液とした
後に有機溶媒を揮散除去させる工程を考慮すると、／Ｏ
０℃未満の沸点を右する右は溶媒であることがより好ま
しい。かかる特性を満足さＶる有機溶媒として具体的に
は、ベンピン、シクロヘキサン等の炭化水素類、ジクロ
ロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、ジクロロエタン
、トリクロロエタン、トリクロロエチレン等のハロゲン
化炭化水素類、酢酸エチル等のエステル類などが挙げら
れ、二種以上を混合して用いてもよい。また、エポキシ
化合物あるいはエポキシ硬化剤の上記有機溶媒への溶解
性をより向上させる目的で、水と混和性のある有機溶媒
を少量用いることも可能である。本発明の方法において
は、用いる有機溶媒の８０重量％以上が水に不溶であれ
ば問題なく操作を行なうことができる。

乳化操作開始時におけるエポキシ化合物／エポキシ硬化
剤／および必要ならば有機溶媒系液状物の粘度は、乳化
工程の安定性および溶媒揮散工程の経済性を考慮して、
０．１から５００ポイズの範囲となるように設定するの
が好ましい。

乳化時の温度は、水の沸点以下ならば特に問題ないが、
有機溶媒存在下ではその有機溶媒の沸点以下が好ましい
。

保護コロイド性物質としては、具体的に、ポリビニルア
ルコール、カルボキシメチルセルロースヒドロキシプロ
ピルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、変性デ
ンプン、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、アラビアゴ
ム、カゼイン等が挙げられる。上記の保護コロイド性物
質とともに、必要に応じてノニオン系、アニオン系およ
びカチオン系の界面活性剤を併用してもよい。また、エ
ポキシ化合物／エポキシ硬化剤／および必要ならば有機
溶媒系液状物中にも界面活性剤を添加することが可能で
ある。

また、保護コロイド性物質の濃度としては、好ましい粒
子径の粒子を１ｑる点で０．１ｆｆｉｆｆｉ％以上であ
ることが好ましく、ざらには、１手足％以上であること
が好ましい。

保護コロイド性物質を含有した水は、所定の速度で撹拌
されているエポキシ化合物／エポキシ硬化剤／および必
要ならば有機溶媒系液状物中に連続的あるいは間欠的に
添加される。最終的に添加される水の量は、該液状物に
対し５０重重昆以上が好ましい。また撹拌速度は、装置
によっても異なるが、少なくとも３００ｒｐｍ以上であ
ることが、好ましい粒子径を得る上で好ましい。本発明
の方法は、比較的高粘性の液状物中に水を添加し、初め
にＷ／Ｏ型エマルジョンを形成させた後、添加水ｍの増
加とともにＯ／Ｗ型エマルジョンに転相させ、乳化液を
得るものである。

乳化液中のエマルジョン粒子径に影響を及ぼす条件とし
ては、液状物の粘度、液状物の撹拌速度、添加水の投入
方法、添加水中の保護コロイド性物質の濃度などが挙げ
られ、一般に、液状物の粘度が低い、液状物の１簀拌速
度が高い、乳化工程初期の添加水が少ない、保護コロイ
ド性物質の濃度が高い場合に粒子径が小さくなる傾向を
示す。

乳化液中に有機溶媒が含有されている場合には、該乳化
液を撹拌しながら加熱および／または減圧下で有機溶媒
を揮散除去する。有機溶媒をより効率よく除去するため
に乳化液の撹拌は重要である。

最後に、エポキシ化合物とエポキシ硬化剤を反応させ三
次元網目状構造を有する粒子とするために常圧あるいは
加圧下で加熱硬化処理を行ない、続いて、濾過や遠心分
離法によって水を除去し、洗浄、乾燥して球状粒子を得
る。加熱硬化処理温度としては、６０℃以上であること
が好ましい。

上記工程において、Ｂステージ状態の粉末球状粒子とし
て回収した後、さらに熱風気流中で加熱処理を行ない完
全硬化体とすることも可能である。

以上のようにして得られた本発明の硬化エポキシ樹脂は
、次の限定条件を満足するプラスチック用有機系充填材
として実用価値の高いものである。

すなわち、（イ）アルコールに対する溶解度が５重量％以下である
ことが必要で、アルコール可溶分か５重量％を越えると
プラスチックとの混合物の耐薬品性が低下するので好ま
しくない。この耐薬品性についてはアルコールに対する
耐性を代表的に示したが、他の有機溶媒についても同様
であり、ベンゼン、トルエン等の炭化水素類、塩化メチ
レン、１〜リクレン、クロロホルム等のハロゲン化炭化
水素類、アセトン、メチルエチルケトン等のケｌ〜ン類
、酢酸エチル等のエステル類、ジメチルホルムアミド、
ジメチルアセトアミド等の非プロトン性極性溶媒などに
対する溶解度も室温下で５重量％以下であることが好ま
しい。

（ロ）室温から３００　℃の範囲において実質的に溶融
あるいは分解しないことが必要であり、この温度範囲で
溶融するとプラスチック用の充填材として価値がない。

エンジニャリングプラスチック、スーパーエンジニャリ
ングプラスチックは使用時の耐熱性が特徴で、加工温度
も一般に高いので充填材が溶融したり分解などを起こし
ては不適当である。

（ハ）平均粒子径が７０μｍ以下の球状微粉末形態をし
ていることが必要で、平均粒子径がこの限定を外れると
プラスチックとの混練時にハンドリング性が低下したり
、マトリックス樹脂としてのプラスチック中に微細に分
散せず組成物の物性が大幅に損なわれるので好ましくな
い。

本発明で言うプラスチックとは、ポリアミド、ポリアセ
タール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフ
ェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド、ボリア
リレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンおよび
これらを主たる構成成分とする共重合体、ポリマーブレ
ンド体などの熱可塑性ポリマー群、ざらにはフェノール
樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などの熱
硬化性ポリマー群を意味する。

また、本発明の硬化エポキシ樹脂球状微粒子には、伯の
成分、例えば顔料、染料、酸化防止剤、耐熱剤、滑剤、
帯電防止剤、可塑剤、他の重合体などを添加導入するこ
とができる。

［実施例］以下に実施例を挙げるが、本発明はこれに限定されるも
のではない。

実施例および参考例に記した特性評価は次の方法にした
がって行なった。

（１）　　アルコール溶解度：試料をメタノールで８時
間ソックスレー抽出した後、抽出残渣を乾燥して重量減
少分を求めた。

（２）溶融・分解性：試お１を顕微鏡下で加熱、層温し
て、室温から３００　℃に至るまでに溶融したり、分解
発泡などの現象を観察した。

（３）平均粒子径：コ・−ルターカウンターにより測定
を行なった。

（４〉　　引張り特性：ＡＳＴＭ　　Ｄ６３８（５〉　
　曲げ特性：ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０（６）アイゾツト衝
撃強度：ＡＳＴＭ　　Ｄ２５６（７〉　　熱変形温度：
ＡＳＴＭ　　Ｄ６４８実施例１ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（商品名「工ビコート
８２８Ｊ、油化シェル■製＞／Ｏ０重量部中へ塩化メチ
シン１３重ω部に溶解したジアミノジフェニルメタン２
６重量部を添加、混合し均一な液状物を１ｑた。該液状
物を室温で６０　Ｏｒｐｍの回転速度で撹拌しながら６
％濃度のポリビニルアルコール（商品名［ゴーセノール
ＥＧ−０５４、日本合成化学■製〉水溶液１４０重口部
を４分間で連続的に添加し、初期のＷ／Ｏ型乳化液から
最終的にＯ／Ｗ型乳化液を得た。該乳化液を４０Ｏｒｐ
ｍで撹拌しなから５０℃に昇温し塩化メチレンを揮散除
去した。さらに該乳化液を撹拌機付きのオートクレーブ
中に投入しゆっくり撹拌しながら９０℃で２時間、続い
て１４０℃で２時間加熱硬化処理を行ない、室温まで冷
却後、容器内から取り出し、ろ過膜水し、温水で充分に
洗浄し乾燥して硬化エポキシ樹脂球状微粒子を得た。

該硬化エポキシ樹脂球状微粒子は次の特性を有していた
。

メタノール溶解度２０．７重量％溶融・分解性　　：　３００℃まで変化なし平均粒子径
　　　＝８μｍ参考例１相対粘度２．９のナイロン６６樹脂７０重量％および実
施例１で得た硬化エポキシ樹脂球状微粒子３０ｆｆｌｆ
ｆｉ％を混合した（多、押出機を用いてシリンダー温度
２８０℃の条件で溶融混練し、ペレット化した。このベ
レットを真空乾燥した後、射出成形機に供給し、シリン
ダー温１１ｆｆ２８０℃１金型温度８０℃の条件で各種
物性測定用試験片を成形した。得られた試験片の物性を
評価したところ、次に示すような結果を得た。

引張強度　　ニア５０ｋｇ／ｄ曲げ強度　　：　１．３００ｋ（７／ＯＪ曲げ弾性率　
：３４．０ＯＯｋ（］／ｃＪアイゾツト衝撃強度（ノツ
チなし）：３７　ｋｇ−ｃｍ／ｃｍ熱変形温度　：２４５℃（４，６ｋｇ／ｃＪ）９０℃（
１８、６ｋＭｃｎｆ）この結果から、剛性、耐熱性の優れた組成物が１ｑられ
ることがわかった。。

比較参考例１参考例１において硬化エポキシ樹脂球状微粒子の代わり
に無機充填材のタルクを用いた以外は参考例１と全く同
様にして試験片を作製した。１ｑられた試験片の物性を
評価したところ、次に示すような結果を得た。

引張強度　　：　８２０ｋ（］／ＣＩＴｆ曲げ強度　　
：　１，２００ｋＭｃＪ曲げ弾性率　：　６６、ＯＯＯｋＭｏｙｆアイゾッｊ〜
衝撃強度（ノツチなし）：９　ｋｇ　−ｃｍ／ｃｍこの結果から、耐衝撃強度が低いことがわかった。

［発明の効果］本発明は、次のような効果を有するプラスチック充填用
粒子を簡便、安定的に経済性よく提供する。

（１）　　高度に三次元架橋されたエポキシ樹脂である
ので、プラスチックの強度、耐熱性、耐薬品性を向上す
ることができる上に、無機フィラーとは異なり耐衝撃強
度を大きく低下させない。

（２）　　無機系充填材に比べ押出はや成形機のスクリ
ューおよびカッター刃の摩耗、損傷が著しく少ない。

（３）　　球状微粉末形態なのでハンドリング性が良好
であり、かつプラスチック中に細かく分散する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）実質的に、一分子中に少なくとも二個以上のエポ
キシ基を有するエポキシ化合物と水に難溶性のエポキシ
硬化剤との反応物からなり、次の（イ）〜（ハ）の事項
を満足することを特徴とするプラスチック充填用粒子。（イ）アルコールに対する溶解度が５重量％以下。（ロ）室温から３００℃の範囲において実質的に溶融あ
るいは分解しない。（ハ）平均粒子径が７０μｍ以下の球状微粉末形態。
（２）次の（イ）〜（ホ）の工程からなるプラスチック
充填用粒子の製造方法。（イ）エポキシ化合物と水に難溶性のエポキシ硬化剤と
を均一に混合し、液状物を得る。（ロ）上記液状物を撹
拌しながら、保護コロイド性物質が含有された水を該液
状物中に添加し、Ｗ／Ｏ型エマルジョンを経てＯ／Ｗ型
エマルジョンに乳化する。（ハ）上記乳化液中に有機溶媒を含む場合、該乳化液を
撹拌しながら加熱および／または減圧下で有機溶媒を揮
散除去する。（ニ）上記乳化液を常圧あるいは加圧下で加熱し、エポ
キシ化合物とエポキシ硬化剤を反応させる。（ホ）上記乳化液から硬化エポキシ樹脂球状微粒子を取
り出す。