JPH03162455A - 合成樹脂の強化材 - 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］ 本発明は合成樹脂の強化材に係り、特にガラスフレーク
と短いガラス繊維とを混合してなることから、極めて高
品質のガラス強化合成樹脂を得ることができる合成樹脂
の強化材に関する。

［従来の技術及び先行技術］ ガラスフレークやチョップドストランドは熱可塑性樹脂
や熱硬化性樹脂等の各種合成樹脂の補強材として様々な
製品に実用化されている。

ガラスフレークは主に成形品の寸法安定性の向上に効果
があり、また、チョップドストランドは成形品の強度向
上に効果がある。そこで、両者を併用することで、寸法
安定性にも機械的特性にも優れた成形品が得られるよう
になる（特公昭６０−１　７２２３），合成一樹脂の強
化材としては、ガラスフレーク、チョップドストランド
の他、ミルドガラスファイバも使用されている。

従来、ガラスフレーク、チョップドストランド、主ルド
ガラスファイバは、それぞれ単品で包装され販売されて
おり、これらの混合品は提供されていない．このため、
ユーザーがこれらを併用する場合、例えば成形品の寸法
安定性及び機械的特性を共に確保するために、ガラスフ
レークとチョップドストランドを併用する場合には、合
成樹脂との混練工程において、それぞれを別個のフィー
ダーより押出し機に供給する必要がある． このため、例えば２　ｆｌ併用の場合には２台のフィー
ダーが必要となり、フィーダーへの強化材の没人操作、
フィーダーの保守管理、フィーダーの設置スペース等に
おいて、更に、原料の購入、在庫の管理等において、す
べて労力、設備等が単品使用の場合の２倍となるという
不具合があった。

更に、ガラスフレークは極めて飛散し易く、包装体を開
封し、その一部を取り出し、ホツパー等に投入する場合
などと１ガラスフレークが飛散し、衣服に付着したり、
他工程に混入するという不具合もあった。

このような問題点を解決するものとして、本出願人は、
ガラスフレーク及び短いガラス繊維よりなる小ガラス体
を混合すると共に、接着剤にて少なくとも一部の小ガラ
ス体同志を結合してなる合戒樹脂用の強化材を特許出願
した（特願昭６２−２６９８２９，以下、「先願■ノと
いう。）。

上記先願！の強化材は、ガラスフレーク及び短いガラス
繊維よりなる小ガラス体が混合され、かつ均一な混合状
態を維持するように少なくとも部分的に結合されてなる
ものであるため、１つのフィーダーにてガラスフレーク
、チョップドストランド等の２種以上の強化材を供給す
ることができ、成形作業性等が大幅に改善される。また
、原料の購入．管理作業も軽減される。

しかしながら、先願Ｉの強化材はガラスフレークと短い
ガラス繊維とを均一混合した後接着したものであるため
、接着後の製品のガラスフレークと短いガラス繊維との
配合割合を変えることはできない。このため、ガラスフ
レークと短いガラス繊維との配合比を変える場合には、
その配合比にて混合接着された別の製品が必要となり、
原料の萌入、在庫の管理等、作業が煩雑となる上に、そ
れまで使用していた強化材が無駄になるという゛難点が
あった。

このような問題点を解決し、流動性が良好で、振動等に
よりガラスフレークと短いガラス繊維とが分離すること
がない、ガラスフレークと短いガラス繊維との混合品で
あって、しかも両者の配合割合を自由に変えることがで
きる合成樹脂の強化材として、本出願人は先に、短いガ
ラス繊維と、該短いガラス繊維と同程度の粒度を有する
顆粒状のガラスフレークとを混合してなることを特徴と
する合成樹脂の強化材を特許出願した（特願昭６　３　
−　１　２１０　７　６号。以下「先願ＩＩ　Ｊという
。） 上記先願！■によれば、１つのフィーダーにてチョップ
ドストランド、ガラスフレーク等の２種以上の強化材を
供給することができる。このため、成形作業性が向上さ
れ、また、原料の購入、管理作業も軽減される．また、
顆粒状のガラスフレークと短いガラス繊維とは接着され
ていないため、混合比の変更は容易である。例えば、混
合後の強化材に、更に顆粒状のガラスフレーク又はチョ
ップドストランド等を加えて再混合することにより、所
望の配合の強化材を得ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、先願！■の強化材は、これを用いて得ら
れる成形品の強度や弾性率が十分ではなく、また、その
成形品の吸水性やバリャー性の改善効果も十分ではない
という不具合があった。

即ち、顆粒状のガラスフレークの大きさは、造粒する前
のフレークの大きさでほぼ決定されるが、先願ＩＩの強
化材では、ガラス繊維と同程度の粒度の顆粒状のガラス
フレークを用いているためガラスフレークの大きさもさ
ほど大きいものではない。これに対して、成形品の強度
、弾性率、吸水率、バリャー性は、充填されるガラスフ
レークが大きい程良好なものとなる。このため、ガラス
繊維とほぼ同程度の大きさの顆粒状のガラスフレークを
用いる先願ＩＩの強化材では十分な物性を有する成形品
が得られない。

本発明は上記先願ＩＩの問題点を解決し、強度、弾性率
、吸水率、パリャー性等の物性の優れた成形品を得るこ
とができる合成樹脂の強化材を提供することを目的とす
る． ［課題を解決するための手段］ 本発明の合成樹脂の強化材は、短いガラス繊維と、顆粒
状のガラスフレークとを混合してなる合成樹脂の強化材
であって、該顆粒状のガラスフレークの粒度がガラス繊
維の粒度よりも大きいことを特徴とする． 以下に本発明を詳細に説明する。

本発明の合成樹脂の強化材を構成する短いガラス繊維と
しては、チョップドストランドが挙げられる。チョップ
ドストランドの形態には特に制限はなく、カット長さが
０．５〜２５ｍｍのものを使用することができるが、カ
ット長さが長過ぎるとホッパー内でブリッジを形成し易
くなりフィード性が悪くなるため、一般にはカット長さ
６ｍｍ以下、特に０．５〜３ｍｍのものが好ましい．チ
ョップドストランドのストランド径は６〜１５μｍ程度
のものが好適である。

このようなチョップドストランドの粒度は、その繊維長
さのみならず、チョップドストランド製造時に使用され
たバインダーの水分量等によっても異なる．即ち、バイ
ンダーの水分量が多いと取り扱い時あるいは後述の顆粒
状ガラスフレークとの混合時に砕け難く、粒径の大きい
ものとなる．また、チョップドストランド製造時のバイ
ンダーに増粘剤を配合しておくと、やはり粒径の大きい
ものどなる． 一般には、チョップドストランドの粒度は、顆粒状ガラ
スフレークとの混合時において、９メッシュ通過、２４
メッシュ残のものが５０１ｉ量％以上となるようなもの
が好ましい． 一方、顆粒状のガラスフレークは、ガラスフレークを上
記短いガラスｉａｍの粒度分粕よりも大きい粒度分布と
なるようにバインダーにて造粒して得られる． この場合、造粒して得られる顆粒状のガラスフレークの
粒度は、主に、用いるガラスフレークの粒度、用いるバ
インダーの水分量等に依存する．バインダーの水分量を
多くすると、ガラスフレークに付着する固形分量は一定
であっても、ガラスフレーク同志の結合が強くなって、
硬く締った状態となる結果、粒度の小さい（密度の大き
い）ものとなる。

ガラスフレークを造粒して顆粒状のガラスフレークとす
るには、例えば、ガラスフレークにバインダーをスプレ
ー等で付着させた後十分に攪拌混合し、その後乾燥させ
る． バインダーは、ガラスフレークをバインダー溶液に漬け
ることにより付着させることもできるが、この場合には
、通常粒径の大きいものが得られるため、粒度調整が必
要となる場合がある．このようにして得られる顆粒状ガ
ラスフレークの粒度は、前述の短いガラスｌａ維の粒度
より大きく、ガラス繊維の粒度の１．５〜１０倍程度と
なるようにするのが好ましい。顆粒状ガラスフレークの
粒度がガラス繊維の粒度の１０倍よりも大きいと、強化
材の嵩密度が小さくなり、高密充填が不可能となり好ま
しくない．逆に、１．５倍より小さいと、戒形品の物性
向上効果が十分に得られない． なお、顆粒状ガラスフレークの造粒に用いるガラスフレ
ークとしては、平均厚さ０．５〜７．　０μｍ１平均粒
径１ａ〜２０００μｍ１アスペクト比５〜２０００，好
ましくは１０〜ｔ　ｏｏｏ程度のものが好適である． 使用するバインダーは、ガラスフレークを互いに接着で
きるものであれば良く、特に制限はないが、ガラスフレ
ークの使用に際し、マトリックス樹脂等に対して悪影響
を及ぼすことのないものを選定する． 使用し得るバインダーの具体例としては、ポリ酢酸ビニ
ル、ポリアクリレート、ポリビニルピロリドン、（酸変
性）ポリエチレン、（酸変性）ポリプロピレン等のオレ
フィンの付加重合体及びこれらの共重合体、ポリウレタ
ン、ポリ尿素等の重付加反応体、（不）飽和ポリエステ
ル、ナイロン、エポキシレジン等の縮重合体、ナイロン
６、ポリエチルオキサゾリン等の開環重合体、尿素ホル
マリン樹脂、フェノールホルマリン樹脂等の付加縮合体
等が挙げられる． これらのバインダーの使用量は造粒するガラスフレーク
の粒度や目的とする顆粒状ガラスフレークの粒度等によ
っても異なるが、通常の場合、ガラスフレーク１００重
量部に対して０．２〜１０重量部とする． ガラスフレーク１００１ｉ量部に対してパインダーが０
．２重量部未満では、造粒により安定な顆粒状ガラスフ
レークを得ることができない。

バインダーの使用量が多過ぎ、ガラスフレーク１００重
量部に対して１０重量部を超える場合には、熱可塑性樹
脂等に溶融混合した際、ガラスフレークの分散不良が起
る恐れがある． ところで、ガラスフレーク等は、複合材への使用Ｃあた
り、マトリックス樹脂との接着力の増大及び均一分散化
のために、シラン系カップリング剤、チタン系カップリ
ング剤、ジルコニア系カップリング剤などのカップリン
グ剤で表面処理されることがある． この場合、予めこれらのカップリング剤で表面処理して
乾燥したガラスフレークに、更に上記バインダー溶液を
添加混合して造粒しても良いが、処理工程を少なくする
ために、バインダー溶液に、カップリング剤を混合して
おき、これをガラスフレークと混合するのが有利である
。これじより、カップリング剤処理及び造粒処理を一回
の操作で行なうことができ、極めて有利である。

ガラスフレークの表面処理に用いられるカップリング剤
としては、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ
−アミノブロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−アミノ
エチルーγ−アミノブロピルトリメトキシシラン、γ−
グリシドオキシブロビルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン、γ−メタクリルオキシブロビルトリ
メトキシシランなどのシラン系カップリング剤、チタン
系カップリング剤、ジルコニア系カップリング剤などの
カップリング剤が挙げられる。

これらのカップリング剤に、更に各種のｆ電防止剤、潤
滑剤、フィルム形戒物質等を併用することも有効である
。

このようにして得られる顆粒状のガラスフレークと短い
ガラス繊維とを混合する方法としては、次の■、■又は
■の方法を採用することができる。

■　乾燥後の顆粒状のガラスフレークを乾燥した短いガ
ラスｉａｉａと攪拌混合する． ■　乾燥前の顆粒状ガラスフレークを乾燥した短いガラ
スｔａ維と攪拌混合した後乾燥する．■　乾燥前の顆粒
状ガラスフレークを未乾燥の短いガラス繊維と攪拌混合
した後乾燥する．この混合処理に際しては、必要に応じ
て、前述のシランカップリング剤、接着剤、平滑剤等の
液状ないし固体（粉体又は顆粒）状の処理剤で処理する
ことができる． なお、チョップドストランドと顆粒状のガラスフレーク
との混合比心ついては特に制限はなく、使用目的、製造
する戒形品の要求品質等に応じて適宜決定される．一般
には、顆粒状のガラスフレークと短いガラス繊維との混
合比（重量比）が１＝９９〜９９：１．特に２０　：　
８０〜８０：２０となるように両者を混合するのが好適
である． こみような本発明の強化材によれば、これを熱可塑性樹
脂とブリブレンドし、押出機で溶融混練した後、射出成
形するなどの方法で高特性のガラス短繊維強化熱可塑性
複合材（ＧＦＲＴＰ）を得ることができる． もちろん、本発明の強化材によれば、これをＧ　Ｆ　Ｒ
Ｔ　Ｐのみならず、フェノール樹脂、不飽和ポリエステ
ル樹脂、ジアリルフタレート樹脂等の熱硬化性樹脂のガ
ラス短ｉｎ　ｉａ強化複合材（ＧＦＲＰ），あるいはそ
の他υガラス短繊維強化複合材にも有効に適用すること
ができる。

［作用］ 本発明の合戒樹脂用の強化材は、短いガラス繊維と顆粒
状のガラスフレークとよりなるため、１つのフィーダー
にてチョップドストランド、ガラスフレーク等の２種以
上の強化材を供給することができる．このため、成形作
業性が向上され、また、原料の購入．管理作業も軽減さ
れる。また、顆粒状のガラスフレークと短いガラス繊維
とは接着されていないため、混合比の変更は容易である
．例えば、混合後の強化材に、更に顆粒状のガラスフレ
ーク又はチョップドストランド等を加えて再混合するこ
とにより、所望の配合の強化材を得ることができる． しかも、本発明の強化材は、短いガラス繊維よりも顆粒
状のガラスフレークが大きい粒度とされており、顆粒状
ガラスフレークの造粒に用いる１枚１枚のガラスフレー
クが大きいものであるため、成形品の強度、弾性率、吸
水率、バリャー性等の物性の向上効果に優れる。

また、顆粒状のガラスフレークは極めて流動性が高いこ
とから、本発明の強化材は極めて流動性に優れたものと
なり、マトリックス樹脂中への分散性も向上し、得られ
る複合材の強度等の特性が著しく改善される。

［実施例］ 以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り，以下の
実施例に限定されるものではない。

実施例１ 円筒容器（直径１８０ｍｍ，高さ１　８　５ｍｍ）にガ
ラスフレーク（日本硝子繊維■製：平均径１５００μ）
２００ｇを入れ、これに第１表に示す配合のエポキシ系
バインダー（固形分１．６重量％）１００ｇをスプレー
で噴霧し、シェーカー（ペイントミキサー）で１０分間
混合した。これを１２０℃で１２時間静置して乾燥し、
顆粒状のガラスフレークを得た． この顆粒状のガラスフレークとチョップドストランド（
カット長３ｍｍ％繊維径１３μｍ）とを重量比１：１（
各々３００ｇ）とり、タンブラーで５分間回転混合して
、本発明の強化材を得た． なお、用いたチョップドストランド及び製造した顆粒状
ガラスフレークの粒度分布及び自然嵩密度は第１表に示
す通りである。また、調製した強化材の自然嵩密度は第
２表に示す通りである。

得られた強化材１．２ｋｇと樹脂ベレット（ＰＢＴ）２
．８ｋｇを混合し、押出し機でベレットを作り、これを
射出機で成形して、成形品の強度、弾性率、吸水率を測
定した．結果を第３表に示す． なお、吸水率は成形品を蒸留水中で２時間煮沸して重量
増加率を求めることにより測定した。

比較例１ 第２表に示す粒度分布及び自然嵩比重のガラスフレーク
（日本硝子繊維■製：平均径６００μ）５００ｇと第１
表に示す配合のエボキシ径バインダー（固形分２重量％
）２００ｇを用いたこと以外は、実施例１と同様にして
、第２表に示す自然嵩比重の強化材を得た． 得られた強化材を用いて実施例１と同様にしてその性能
評価を行ない、結果を第３表に示した． 第２表及び第３表より本発明の強化材によれば、高強度
、高弾性率で吸水率の低い成形品が得られることが明ら
かである． 第　　１　　表　　　　　（重量％） 第 ２ 表 カ ３ 表 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の合成樹脂の強化材は、短い
ガラスｔａ維及びこれよりも大きい粒度を有する顆粒状
のガラスフレークが混合されてなるものであるため、１
つのフィーダーにてガラスフレーク、チョップドストラ
ンド等の２ｆ！以上の強化材を供給することができ、成
形作業性等が大幅に改善される．また、原料の購入．管
理作業も軽減される． しかも、流動性に優れ、取り扱い時のガラスフレークの
飛散の問題も解消される． その上、本発明の強化材は、使用されているガラスフレ
ークが大きいものであるため、強度、弾性率、吸水率、
バリャー性の向上効果に優れ、高強度かつ高弾性率で、
吸水率が低く、またバリャー性に優れた成形品を得るこ
とが可能とされる． 更に、顆粒状のガラスフレークと短いガラス繊維とは、
接着することなく、単に混合したのみであるので、混合
比を容易に変更することができ、様々な需要に対応可能
である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）短いガラス繊維と、顆粒状のガラスフレークとを
   混合してなる合成樹脂の強化材であって、該顆粒状のガ
   ラスフレークの粒度がガラス繊維の粒度よりも大きいこ
   とを特徴とする合成樹脂の強化材。