JPH04164956A - 複合樹脂組成物 - 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、充てん材として無機物質を含有する複合樹脂
組成物に関し、さらに詳しくは高強度。

高剛性を維持しながらかつ寸法安定性に優れた金属に代
替可能な複合樹脂組成物に関する。

従来の技術 従来、この種の高強度、高剛性を有する複合樹脂組成物
としては、各ベース樹脂材料に無機物質として無機質繊
維を充てんしたものが広く用いられ、特に成形性を考慮
してベース樹脂材料としては熱可塑性樹脂が、低コスト
および高強度、高剛性が得られる点から無機質繊維とし
てはガラス繊維が、また特に導電性、摺動性を要求され
る場合、炭素繊維が広く用いられてきた。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、これら従来の複合樹脂組成物では強度お
よび剛性はガラス繊維や炭素繊維を高充てんすることで
、金属の代替に可能な値まで向上させることができるが
、収縮率の異方性が極めて大きくなるため材料の反りが
大きくなり、金属の代替材として要求される寸法精度を
満足するには至っていないのが現状である。

また収縮率の異方性を小さくするために、炭素カルシウ
ム、硫酸バリウム、ガラスピーズ等の粒状フィラーを添
加することが提案されているが、これら粒状フィラーの
添加は補強効果が小さく、金属の代替材として要求され
る機械的特性を満足するには至っていない。

本発明は上記課題を解決するものであり、高強度、高剛
性を維持しながら収縮率の異方性が小さく、優れた寸法
精度を有する複合樹脂組成物を提供することを目的とす
るものである。

課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、ポリブチレンテレ
フタレート樹脂２０〜８０重量％と無機物質８０〜２０
重量％を生成分とし、無機物質のうち１０重量％以上が
ガラス繊維および／または炭素繊維であり、残りの無機
物質のうち１０重量％以上が酸化亜鉛ウィスカである構
成としたものである。

作用 次に本発明の作用について説明する。

本発明で用いるポリブチレンテレフタレート樹脂は、１
，４−ブタンジオールとテレフタル酸のエステルとの重
合によるものか、グリコールとテレフタル酸またはその
誘導体とを加熱等の方法で製造されるもので、一般に容
易に入手し得るものである。

上記材料は他の熱可塑性樹脂にくらべ比較的溶融粘度が
低（、フィラーを高充てんできること、吸水による寸法
変化が小さく、耐薬品性にも優れること等より金属の代
替材料のベース樹脂として好ましい特性を有している。

また本発明の特徴とするところは、核部と、この核部か
ら複数方向に伸びた針状結晶部とを有する酸化亜鉛ウィ
スカを用いたことにあり、その形状からベース樹脂の物
性値に３次元的等方性を付与するものであり、極めて効
果的に収縮率の異方性を緩和することができる。

第１図は本発明で用いる酸化亜鉛ウィスカの顕微鏡写真
であり、その形状特異性（テトラボ・ソト形状）が容易
に確認できる。なお本発明で用いる酸化亜鉛ウィスカは
、主に混錬操作によって折損することがあり、ベース樹
脂中において、少なくとも複数本の針状部のみからなる
ものが混在することもある。

またこの酸化亜鉛ウィスカは、金属亜鉛粒子を加熱処理
して得られるものであって、それ自体極めて量産的であ
り、バンバリーミキサ−、スクリュー押し出し機、ロー
ルミル、ニーダ−等、通常の樹脂混錬法により容易にベ
ース樹脂中に分散させることができる。

さらに酸化亜鉛ウィスカを適当な表面処理剤で処理する
ことによって、ベース樹脂との結合力を高めることもで
きる。この場合表面処理剤として、アミノシラン系、エ
ポキシシラン系、チタネート系等任意に選択することが
できる。

本発明で用いるガラス繊維および炭素繊維はベース樹脂
の補強材として使用できるものであり、容易に入手し得
るものであれば、繊維長、繊維径、アスペクト比１表面
処理の有無等は任意に選択可能である。

次に本発明で用いるヘース樹脂、各無機質繊維および酸
化亜鉛ウィスカの作用の相互関係について述べる。

よく知られているように、成形収縮率の異方性が樹脂成
形物の寸法精度を低下させる最大の原因であり、成形物
の外観上からは、反りとして確認されるものである。こ
の収縮率の異方性は基本的にはガラス繊維または炭素繊
維のベース樹脂中における配向により生み出されるもの
である。

したがって金属の代替材料として、必要な高強度、高剛
性を保持するためにこれら両繊維を用いながら、かつ収
縮率の異方性を低減させるということが重要となる。

酸化亜鉛ウィスカは、その形状特異性からベース樹脂中
での３次元的等方性を保持しており、他。

の無機質繊維と併用した場合、成形収縮率の異方性を補
正することができ、しかも針状結晶部の集合体であるた
め、針状フィラーの有する補強効果が得られる点が粒状
フィラーよりもまさる点である。

本発明で用いた各種無機質繊維の添加量は、下記の理由
によるものである。

■）無機物質の総添加量が２０重量％未満では強度およ
び剛性とも小さく、また反りも大きく金属の代替材とし
て適さず、８０重量％を超えるとベース樹脂との混錬が
著しく困難となる。

２）無機物質のうちガラス繊維および／または炭素繊維
の混入量が１０重量％未満では、強度。

剛性とも不足し、金属の代替材料には適さない。

３）残りの無機物質のうち、酸化亜鉛ウィスカの割合が
１０重量％未満では酸化亜鉛ウィスカ本来の効果がほと
んど得られず、好ましくない。

実施例 以下本発明の一実施例について説明する。なお、実施例
に用いた試料および試験装置、試験方法は下記の通りで
ある。

・ポリブチレンテレフタレート樹脂 第日本インキ■製　　ＢＴ−１０００ ・酸化亜鉛ウィスカ 松下アムテック■製 針状結晶部の基部から先端までの長さが平均２０μｍ程
度のものでシラン系化合物により表面処理の施されたも
の。

・ガラス繊維 日本板硝子■製　　ＲＥＳＯ３−ＴＰ８７・炭素カルシ
ウム 丸見カルシウム■製　　スノーライトＳＳ・炭素繊維 東邦レーヨン算製　　ベスファイト６０００・引張強度 ＪＩＳＫ７１１３に基づいて測定 ・曲げ強度２曲げ弾性率 ＡＳＴＭ　　Ｄ７９０に基づいて測定 ・反り量の評価法 直径１００ｍ、厚さ１．５ｍの成形品（フィルムゲート
）を試料とし、水平面からの反り量ｘ１ｍｌを測定し、
下記の式にしたがって算出した。なお、測定は成形品の
成形後室温にて２４時間放置した後、行なった。

ｘ　（＋ｎｍ　） 反り量（％）＝　１００（＋ｍｎ）Ｘ１００（％）・試
料作成方法 酸化亜鉛ウィスカや各種繊維およびベース樹脂を所定の
割合で秤量後、ヘンシェルミキサーで混合した。

その後、二軸押出機（池貝鉄工■製ＰＣＭ〜４０）を用
いて、シリンダー温度２５０℃〜２７０℃で造粒した。

次に造粒された樹脂組成物を熱風乾燥機にて１２０℃で
６時間乾燥し、射出成形機（（１１日本製鋼所製Ｎ−１
４０）を用いてシリンダー温度２４０℃〜２６０℃、金
型温度７０℃にて成形した。

上記の仕様にもとづいて作製した実施例および比較例の
組成および緒特性を次の表に示す。

表において実施例１および２は、フィラーとしてガラス
繊維を１０重量％、酸化亜鉛ウィスカをそれぞれ２０．
４０重量％添加した例である。

表から明らかなように、酸化亜鉛ウィスカの異方性緩和
効果により添加量が増加するにつれ資料の反り量は小さ
くなっており、しかも強度、剛性とも向上している。

同じ〈実施例３および４は、実施例１および２のガラス
繊維を炭素繊維に置き替えたものであり、他の構成は実
施例１および２と同様である。

この場合も実施例１および２と同様の効果、結果が得ら
れているのが表より容易に理解できる。

実施例５は、ガラス繊維と炭素繊維をそれぞれ１０重量
％、酸化亜鉛ウィスカを４０重量％添加した例であり、
同じく表から明らかなように、ガラス繊維と炭素繊維を
併用した場合、引張強度。

曲げ強度２曲げ弾性率とも顕著な向上効果が見られると
ともに、反り防止の効果も十分に発揮されていることが
わかる。

実施例６および７は、ガラス繊維を３０重量％、酸化亜
鉛ウィスカを４０重量％添加し、酸化亜鉛ウィスカに表
面処理をした場合（実施例６）としない場合（実施例７
）の例であり、ガラス繊維を３０重量％とかなり多量に
添加しているにもかかわらず、反り量の値は小さく、し
かも強度。

剛性とも金属の代替材として十分な性能を有している。

なお、酸化亜鉛ウィスカの表面処理をしない場合、引張
強度が少し低下する以外は実使用上何ら問題はない。

以上の実施例における各樹脂組成物の２３℃における飽
和吸水率は０．０５〜０．０７％であり、吸水による寸
法変化は最小限にとどめることができた。

次に比較例１は、フィラーを充てんしない場合の例であ
り、反り量は比較的小さいが強度、剛性が低く金属の代
替材にはなり得ない。

比較例２，３および４，５は、酸化亜鉛ウィスカを添加
せず、フィラーとしてガラス繊維を１０重量％（比較例
２）と３０重量％（比較例３）、炭素繊維を１０重量％
（比較例４）と３０重量％（比較例５）添加した例であ
り、表から明らかなように、ガラス繊維、炭素繊維は添
加することによって、およびその添加量によって反り量
が著しく太き（なることがわかる。

したがって強度、剛性は満足しても高い寸法精度を要求
される金属の代替材としては不適である。

次に比較例６は酸化亜鉛ウィスカの代わりに炭酸カルシ
ウムを用い、配合量は実施例２と同じ構成とした例であ
り、表から明らかなように炭酸カルシウムも反り量の低
下に対する効果は認められるが、強度、特に引張強度の
低下が著しく金属の代替材としては不適である。

なお、本実施例で用いた酸化亜鉛ウィスカは針状結晶部
の基部から先端までの長さが平均２０μｍ程度のものを
用いたが、針状結晶部の長さはこれに限定するものでは
ない。

また本実施例では特に記載しなかったが、ガラス繊維、
炭素繊維および酸化亜鉛ウィスカ以外の無機物質につい
ては、それぞれ複合樹脂組成物の必要とする物性の要求
に応じて請求項１記載の範囲内において任意に充てんで
きるものであり、これらの無機物質としては、たとえば
マイカ、ガラスフレーク、タルク、クレー、炭酸カルシ
ウム。

硫酸バリウム、ガラスピーズ、ガラスバルーン。

シリコンカーバイドウィスカ、チタン酸カルシウムウィ
スカ、ステンレス繊維等があげられる。

さらに同しく本実施例において記載を省略したが、−船
釣な各種の顔料、酸化防止剤、帯電防止剤、滑剤、熱安
定剤および難燃剤等の添加は任意になし得ることは言う
までもない。

なお、本実施例において、ポリブチレンテレフタレート
樹脂に代えてポリブチレンテレフタレート樹脂をその他
の各種樹脂によってアロイ化したものをそれぞれの要求
に応じて任意に用いることも可能である。

アロイ化の例としては、たとえばＡＢＳによるアロイ化
樹脂、ポリカーボネートによるアロイ化樹脂またはエラ
ストマーによる変性樹脂等があげられる。

このように上記実施例によれば、ポリブチレンテレフタ
レート樹脂に酸化亜鉛ウィスカを主成分とする無機物質
を充てんすることにより機械強度に優れかつ反り量の極
めて少ない複合樹脂組成物を得ることができる。

発明の効果 本発明は上記実施例より明らかなように、ポリブチレン
テレフタレート樹脂とガラス繊維および／または炭素繊
維と酸化亜鉛ウィスカを所定割合で配合することにより
、ガラス繊維および／または炭素繊維を単独で使用した
場合にくらべ、反りが小さく寸法安定性が良好で、かつ
機械的強度および剛性の高い複合樹脂組成物を得ること
ができ、金属の代替用材料として優れた特性を有する複
合樹脂組成物が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に用いた酸化亜鉛ウィスカの
電子顕微鏡による写真図である。 代理人の氏名　弁理士小鍜治明　ほか２２第　１　図 馨 、−一υ乞すＵ−ヨ 手続補正書（方式） ％式％ ｌ事件の表示 ２発明の名称 複合樹脂組成物 ３補正をする者 事件との関係　　　　　　特　　許　　　出　　　願　
　　大佐　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名
　称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　
谷　　井　　昭　　雄 ４代理人　〒５７１ 住　所　　大阪府門真市太字門真１００６番地松下電器
産業株式会社内 ７、補正の内容 明細書第１６頁第１９行の「電子顕微鏡による写真図」
を「粒子構造を示す電子顕微鏡写真」に補正します。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリブチレンテレフタレート樹脂２０〜８０重量
   ％と無機物質８０〜２０重量％を主成分とする複合樹脂
   組成物であって、前記無機物質のうち１０重量％以上が
   ガラス繊維および炭素繊維の少なくとも一つであり、残
   りの無機物質のうち１０重量％以上が酸化亜鉛ウイスカ
   である複合樹脂組成物。
2. （２）ポリブチレンテレフタレート樹脂に代えてポリブ
   チレンテレフタレート樹脂のＡＢＳ樹脂によるアロイ化
   樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂のポリカーボネ
   ート樹脂によるアロイ化樹脂またはポリブチレンテレフ
   タレートエラストマーによる変性樹脂を用いた請求項１
   記載の複合樹脂組成物。
3. （３）酸化亜鉛ウイスカが、核部とこの核部から異なる
   方向に伸びた複数の針状結晶部とを有する請求項１また
   は２記載の複合樹脂組成物。