JPH03162456A

JPH03162456A - 合成樹脂の強化材

Info

Publication number: JPH03162456A
Application number: JP30248289A
Authority: JP
Inventors: Hidekazu Tanaka; 秀和田中; Shigeki Shimada; 茂樹島田
Original assignee: Nippon Glass Fiber Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1989-11-21
Filing date: 1989-11-21
Publication date: 1991-07-12
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JP2805913B2

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戒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
トランドは戒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６０−１７２
２３）。合成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、ミルド
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種併用の場合には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投入操作、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、ホッパー等に投入する場合
などに、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成樹脂用の強化材を特許出
願した（特願昭６２−２６９８２９，以下、「先願■」
という。）。

上記先Ｉｌｌ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ｉａＦｎ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！ａ
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、原料の購入、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、本出朋人は先に、短いガ
ラス繊維と、該短いガラスｉａ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６３−
１２１０７６号。以下「先願ＩＩ　Ｊという。）上記先願Ｉｆ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］レかしながら、先願ＩＴの強化材は、ガラスｉａ紐と同
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
嵩密度が小さいことから、高密充填が難しく、充填した
樹脂の押出速度を速くすることができない。また、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！■のガラスフレ
ークはその１枚１枚が大きいため、充填した樹脂成形品
の表面性が劣るという不具合があった。

本発明は上記先願ＩＩの問題点を解決し、高密充填、充
填樹脂の高速押出しが可能で、表面性が良好な成形品を
得ることができる合成樹脂の強化材を擾供することを目
的とする。

ｃｉ！Ｉ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
維の粒度よりも小さ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、その織維長
さのみならず、チョップドストランド製造時に使用ざれ
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ｄ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結
剤を配合しておくと、やはり粒径の大きいものとなる。

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５０重量％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ｉａ維の粒度分イ１ｉよりも小さい粒度分
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
、前述の短いガラス繊維の粒度より小さく、ガラス繊維
の粒度の２／３〜１／２０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
度の記／３よりも大きいと、強化材の嵩密度が小さくな
り、充填量や押出し速度も十分に上げることはできない
。また、造粒する前のガラスフレークも大きいものとな
り、得られる成形品の表面性の改善効果も十分なものと
はならない。逆に、ｌ／２０より小さいと、造粒する前
のガラスフレークとしては非常に小さいものを使うこと
になり、顆粒状ガラスフレークの嵩密度は大きくなり、
充填量や押出し速度は向上し、得られる戒形品の表面性
も向上するが、反面、成形品の強度や弾性率が低下する
。

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０．５〜７．０μｍ、平均粒径
５〜５００μｍ、アスベクト比２〜５００，好ましくは
１０〜４００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、ポリビニルビロリドン、（酸変
性）ポリエチレン、＜ａ変性＞ボリブロピレン等のオレ
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ｌｆｆｉ合体、ナイ
ロン６、ポリエチルオキサゾリン等の開環皿合体、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０．２〜１０１ｉ量部とする。

ガラスフレーク１００ｆｆｉ量部に対してパインダーが
０．２瓜量部未満では、逍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１０ｉ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、複合材への使用にあた
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、ＩＡ理工程を少なくす
るために、バインダー溶冫夜に、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。これにより、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−アミノブ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一β−アミノ
エチルーγ−アミノブロビ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−メタクリルオキシプロビルトリ
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ＩＦ電防止剤、
潤滑剤、フィルム形成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
ラス繊維と攪拌混合する。

■　乾燥前の顆粒状ガラスフレークを乾燥した短いガラ
ス繊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
との混合比については特に制限はなく、使用目的、製造
する戊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ｌ：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。

このような本発明の強化材によれば、これを熱可塑性樹
脂とプリブレンドし、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１ａ維強化複合材（ＧＦＲＰ）．あるいはその他
の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］本発明の合成樹脂用の強化材は、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ｊａ
ｍ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小さい粒度とされているため、顆
粒状のガラスフレークの嵩密度が大きくなり、従って強
化材の嵩密度も大きくなることから、高密充填が可能と
なる。また、充填した樹脂の押出し速度を速くすること
ができる。しかも、顆粒状のガラスフレークの造粒に用
いるガラスフレークの１枚１枚も小さいものを用いるた
め、強化材を充填して得られる戊形品の表面性も向上す
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。

しかも、顆粒状のガラスフレークと，ガラス繊維とを同
程度の嵩比重とすることができ、この場合には均一な混
合状態を良好に維持することが可能である。

［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５０μ）５０
０ｇを入れ、これにエポキシ系バインダー（固形分２重
量％）２００ｇ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，ｉａ維径１３μｍ）とを重量比１：１
（各々５００ｇ）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１表に示す通りである。

得られた強化材について、下記方法により、その最大充
填可能量、押出し量及び成形品の表面性を評価した。結
果を第２表に示す。

■　灸太五星ユ亙１強化材と樹脂ベレット（ＰＢＴ）をそれぞれ第２表に示
すガラス含有率になるように計量し、均一にブレンドし
た。

このブレンド物をホツバーに入れ、単軸押出機（スクリ
ュー径５０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝２８）で押出し、ベレタイザ
ーにてペレットにした。この時のホッパー内での流動性
（くい込む様子、ブリッジ）を観測し、下記評価基準で
評価した。

◎：非常に良好 ○：良好 △：不良（強性フイード要） ■　押出し量強化材と樹脂ベレット（ＰＢＴ）をガラス含有率３０重
量％になるようにブレンドし、上記押出機で押出し、１
分間当りの押出し量を測定した。

■　央羞ａ＝　＊　ｍ立 ■で得たガラス入りベレットを射出成形し、６０ｍｍＸ
６０ｍｍｘ厚さ３ｍｍの成形品を作り、戊形品の表面を
目視で観察した。

比較例１第１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ｉａ維■製：平均径６００μ）を用いたこと
以外は、実施例１と同様にして、第１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２表に示した。

第１表及び第２表より本発明の強化材によれば、高密充
填及び高速押出しが可能で、表面性の良好な成形品が得
られることが明らかである。

第１表弔２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ｌａ維及びこれよりも小さ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。

しかも、流動性に優れ、また、顆粒状のガラスフレーク
と短いガラス繊維とは振動等により分離することなく均
一な混合状態を維持することもできるため、使用時にお
いては、所定の混合比で樹脂と混練できる。かつ、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、本発明の強化材では、高密充填が可能であり、
また、充填した樹脂を高速押出しすることができること
から、高強度の成形品を高い生産性にて製造することが
できる．しかも、得られる成形品の表面性は極めて良好
である。

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、車に准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

【特許請求の範囲】

（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小さいこ
とを特徴とする合成樹脂の強化材。