JPH0455470A - 繊維強化樹脂組成物 - 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］ 本発明は繊維強化樹脂組成物に関し、詳しくはホットフ
ロースタンピング成形や射出成形等の成形材料に適した
繊維強化樹脂組成物、及びその効果的な製造方法、並び
に該樹脂組成物の有利な成形方法に関する。

〔従来の技術］ 一般に、ポリアミド樹脂は、ポリオレフィン樹脂材料に
比べて貰い耐熱性と機械的強度の面で優れた性質を有し
ている。しかしながら、このポリアミド樹脂は、吸湿に
よる寸法の変化や成形性の悪さのため、必ずしも満足で
きるものではない。

この問題を解決するために、従来は、ガラス繊維などの
無機質フィラーを添加することが行われている。しかし
、その結果、比重の増加と耐衝撃性の低下が著しいとい
う新たな問題が生じている。

また、もう一つの解決手段として、成形性や寸法安定性
のよい樹脂を添加し、非相溶分散系のマトリックス材料
として改質する試みがなされている。しかし、添加する
材料の粘度や添加量が制約されるうえ、両材料の界面で
の接着強度をあげるために、部分的に相溶化させる相溶
化剤の検討が必要であった。ところが、相溶化剤を多量
に添加すると、一般に、耐熱性の低下を引き起こすこと
が多く、これが複合化した組成物の欠点となっていた。

また、このようにしてマトリックスを形成しても、成形
条件、例えば成形時の剪断速度が大きかったり、あるい
は成形温度が適正でないと相分離が生じ易く、目的とす
る物性が得られない場合が多い。

このような問題を回避するためには、両材料の溶融粘度
をできるだけ一致させる必要があったり、あるいは両者
の組成比の範囲が大きく制約されるなどの不都合を免れ
ることができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、かかる従来技術の問題点を解消し、相分
離を抑制すると共に耐衝撃性を改善し、かつ吸湿による
寸法安定性の改善と低比重化を達成したポリアミド系の
樹脂組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた。

〔課題を解決するための手段］ その結果、マトリックスを構成する材料のうち、一番高
い融点を有する材料としてポリアミド繊維を選定し、こ
れをマトリックスに添加することにより、既に構成され
ているマトリックス相をマクロ的に補強し、目的とする
物性の樹脂組成物が得られることを見出した。本発明は
かかる知見に基いて完成したものである。

すなわち本発明は、（ａ）ポリアミド３０〜５５重量％
、（ｂ）ポリカーボネート６５重量％以下及び（ｃ）相
溶化剤１〜１０重量％を混練してなるブレンド物（Ａ） 及び （ｄ）ＡＢＳ樹脂６５重量％以上、（ｅ）前記ポリアミ
ドより高融点を有するポリアミド繊維３０〜１０重量％
及びげ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン１〜ｌＯ
重量％を混練してなるブレンド物（Ｂ）を、（ｂ３ポリ
カーボネートの量と（ａ）ポリアミドと（ｄ）ＡＢＳ樹
脂の合計量との比率〔（ｂ）　／　（ａ）　＋　（ｄ）
　Ｅが、０．２〜０．６５（重量比）となるように配合
してなる繊維強化樹脂組成物を提供するものである。

本発明の組成物は、基本的にはブレンド物（Ａ）及びブ
レンド物（Ｂ）から構成されるものである。

ここでブレンド物（Ａ）は、組成物の基本マトリックス
を構成するものであり、（ａ）ポリアミド、（ｂ）ポリ
カーボネート及び（ｃ）相溶化剤を所定割合で混練した
ものである。

ブレンド物（Ａ）における（ａ）ポリアミドとしては、
様々なものを用いることができ、例えばポリアミド６、
ポリアミド１２．ポリアミド１１．ポリアミド６６など
の一連のポリアミドの中から適宜選定すればよい。なお
、この（ａ）ポリアミドは、ブレンド物（Ｂ）中の（ｅ
）ポリアミド繊維より低い融点のものを選定することが
必要である。このような（ａ）ポリアミドの分子量につ
いては特に制限はないが、２３°Ｃの濃硫酸中で測定し
た場合の溶液極限粘度から算出した粘度平均分子量が、
６，０００〜１２０，０００、とりわけ２０，０００〜
９０，０００のものが好ましい。

また、ブレンド物（Ａ）において、上記（ａ）ポリアミ
ドと共に用いる（ｂ）ポリカーボネートは、種々のもの
を用いることができるが、そのうち塩化メチレンを溶媒
として測定した極限粘度〔η］を下記式に代入して算出
した粘度平均分子量（Ｍ　ｖ　）が１０，０００〜１５
，０００のものが好ましい。

（η）　＝　　１．１１　Ｘ　１０−’Ｍｙ””さらに
、ブレンド物（Ａ）において用いる（ｃ）相溶化剤は、
上記（ａ）ポリアミドと（ｂ）ポリカーボネートの界面
での接着性を向上させ、剛性と耐衝撃性を改良する目的
で用いるものである。ここで相溶化剤としては、各種の
ものが使用可能であるが、エチレン−アクリル酸共重合
体（ＥＡＡ）、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（
ＥＥＡ）あるいはこれらの混合物が好適である。

なお、ブレンド物（Ａ）における（ａ）ポリアミド（ｂ
）ポリカーボネート及び（ｃ）相溶化剤に配合割合は、
（ａ）成分３０〜５５重量％、好ましくは３５〜５３重
量％、＠）成分６５重量％以下、好ましくは４０〜６０
重量％、及び（ｃ）成分１〜１０重量％、好ましくは２
〜５重量％の範囲で選定すべきである。

ここで、（ａ）ポリアミドの比率が大きすぎても、また
小さすぎても、相分離が生じ耐衝撃性が悪くなるという
不都合が生ずる。（ｃ）相溶化剤については、配合割合
が多すぎると得られる組成物の耐熱性を低下させるおそ
れがあり、少なすぎると所期の効果が発現しない。

上記ブレンド物（Ａ）は、前述の如く上記（ａ）。

（ｂ）及び（ｃ）成分を混練することにより得られる。

この混練は、押出機等を用いて行えばよいが、その際の
混練温度は、（ａ）ポリアミドの融点及び（ｂ）ポリカ
ーボネートの融点のうち高い融点以上の温度以上（つま
り、両者が溶融する温度）に設定することが望ましい。

一方、上記ブレンド物（Ａ）とともに、本発明の組成物
を構成するブレンド物（Ｂ）は、（ｄ）ＡＢＳ樹脂、（
ｅ）前記ポリアミドより高融点を有するポリアミド繊維
及び（ｆ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンからな
るものである。このブレンド物（Ｂ）は、ＡＢＳ樹脂に
有機質フィラーとしてポリアミド繊維をブレンドしたも
のであって、マトックス材料としての組成物を形成する
際、各成分を一緒に添加したものでは安定した分散系が
形成しにくいので、ブレンド物（Ｂ）をブレンド物（Ａ
）とは別に用意しておくことが必要である。

上記ブレンド物（Ｂ）における（ｄ）ＡＢＳ樹脂は、ア
クリロニトリル、ブタジェン及びスチレンを主成分とす
る熱可塑性樹脂であり、各種のものを用いることができ
る。好ましいものとしては、スチレン−ブタジェンゴム
（ＳＢＲ）あるいはポリブタジェンの存在下に、スチレ
ンとアクリロニトリル等の樹脂成分を乳化重合してグラ
フトすることにより製造されるものがあげられる。この
際、ゴム成分は５〜３０重量％の範囲とし、残部はスチ
レンとアクリロニトリルであって、スチレン／アクリロ
ニトリル＝８０／２０〜６０／４０の組成比を有し、粘
度平均分子量がｓｏ、ｏｏｏ〜２００．０００の範囲の
ものである。その流動性は高化式フローテスター（ノズ
ル径１鵬、オリフィス長さ１０閣、荷重１５０ｋｇ／ｄ
の測定条件）で１９０°Ｃの押出量が、２．７〜７　Ｘ
　１０−”ｃｃ／秒の範囲のものが好適である。

また、ブレンド物（Ｂ）における（ｅ）ポリアミド繊維
としては、前記（ａ）ポリアミドより高融点を有するも
のを用いることが必要である。このように（ｅ）成分で
あるポリアミド繊維として、（ａ）成分のポリアミドよ
り高融点のものを用いる理由は、ブレンド物（Ａ）及び
ブレンド物（Ｂ）を溶融混練、あるいはさらに成形する
際に、ポリアミド繊維を溶融することなく繊維状に保持
したまま、他の成分を溶融させることが、得られる成形
品の強度増強に効果的であることによる。ここで、（ｅ
）ポリアミド繊維としては、ポリアミド６、ポリアミド
１２、ポリアミド１１．ポリアミド６６、ポリアミド４
６のうち、（ａ）成分として用いたポリアミドより高融
点のものが好適に用いられる０例えば、（ａ）成分であ
るポリアミドとしてポリアミド６、ポリアミド１２やポ
リアミド１１を用いるときは、（ｅ）成分のポリアミド
繊維としてポリアミド６６繊維を用い、また（ａ）成分
としてポリアミド６６を用いる場合は、（ｅ）成分にポ
リアミド４６繊維を用いる等の選択が必要である。

また（ｅ）成分の繊維の長さや径については、適宜選定
すればよいが、一般に長さ６〜２５鴎２径８〜２０μｍ
の範囲で定めればよい。

また、ブレンド物（Ｂ）の−成分として用いる（ｆ）不
飽和カルボン酸変性ポリプロピレンとしては、各種のも
のがあげられる。そのうち不飽和カルボン酸によるグラ
フト変性ポリプロピレンが好ましく、ここでグラフト変
性に用いる不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、マ
レイン酸、フマール酸、イタコン酸、３．６−ニンドメ
チレンー１゜２．３．６−チトラヒドローシスーフタル
酸またはこれらの無水物やエステル類、２−ジメチルア
ミノエチルメタクリレート等のアルキルアミノメタクリ
レートおよびグリシジルメタクリレート等があげられ、
なかでもアクリル酸、マレイン酸。

無水マレイン酸あるいは３．６−エンドメチレン−１，
２，３，６−チトラヒドローシスーフタル酸の無水物が
好ましく、とりわけ無水マレイン酸が最適である。なお
、これらは単独で用いても二種以上を混合して用いても
よい。

さらに、グラフ、ト変性に用いるラジカル発生剤として
は、ジクミルパーオキサイド；ベンゾイルパーオキサイ
ド；ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド；２．５−ジメチル
−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン；２，
５−ジメチル−２，５ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキ
セン−３；ラウロイルパーオキサイド；ｔ−ブチルパー
オキシベンゾエート等の有機過酸化物が好適に使用され
る。

上記げ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンを製造す
るにあたっては、ポリプロピレン（特に結晶性のものが
好ましい。）を適当な溶媒に懸濁あるいは溶解させ、こ
れに上記不飽和カルボン酸およびラジカル発生剤を加え
て加熱撹拌する方法、あるいはポリプロピレンと不飽和
カルボン酸ならびにラジカル発生剤を予め混合し、押出
機、バンバリーミキサ−ニーダ−等を用いて溶融混練す
る方法などがある。なお、ここで各成分の配合割合は、
状況に応じて適宜選定すればよいが、通常はポリプロピ
レン１００重量部に対して不飽和カルボン酸０．１〜１
０重量部、ラジカル発生剤０．０１〜１０重量部の範囲
で定めればよい。

このブレンド物（Ｂ）における（ｄ）、　（ｅ）及びげ
）の各成分の割合は、（ｄ）成分６５重量％以上、好ま
しくは７０〜８５重量％、（ｅ）成分３０〜１０重量％
、好ましくは２８〜１３重量％、（ｆ）成分１〜１０重
量％、好ましくは２〜５重量％である。ここで（ｄ）成
分であるＡＢＳ樹脂の割合が少なすぎると、ブレンド物
（Ａ）、（Ｂ）を混合する際に、い）ポリカーボネート
と（ｅ）ポリアミド繊維が相分離するという不都合が生
ずる。また（ｅ）成分であるポリアミド繊維の割合が少
なすぎると、組成物の機械的強度が低下する。さらに（
ｆ）成分である不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンは
、（ｄ）　Ａ　Ｂ　Ｓ樹脂と（ｅ）ポリアミド繊維との
界面の接着性を向上させるために加えるものであり、そ
の割合が、上記範囲未満では、界面の接着性が不充分な
ものとなり、また多すぎると、得られる組成物の機械的
強度が低下する。

本発明の樹脂組成物は、上記ブレンド物（Ａ）及びブレ
ンド物（Ｂ）を配合することによって得られるが、ここ
で両ブレンド物（Ａ）、　（Ｂ）の配合割合は、伽）ポ
リカーボネートの量と（ａ）ポリアミドと（ｄ）ＡＢＳ
樹脂の合計量との比率［：　Ｃｂ）　／　（ａ）　＋　
（ｄ）　：１が、０．２〜０．６５（重量比）、好まし
くは０．２５〜０．６（重量比）となるようにすべきで
ある。

この比率が０．２未満では、ＡＢＳ樹脂、ポリアミドが
温和を形成し、ポリカーボネートは島相となり、引張強
度の低下が著しいという問題があり、また０、６５を超
えると、温和となるポリカーボネート中のＡＢＳ樹脂、
ポリアミドの量が少なくなって、耐衝撃性の低下が著し
いという不都合が生ずる。

この本発明の樹脂組成物を成形するにあたっては、様々
な方法があり、特に制限はないが、（ａ）ポリアミドの
融点以上かつ（ｅ）ポリアミド繊維の融点未満の温度で
、射出成形やスタンピング成形等の成形加工を行うこと
が望ましい。具体的には、ブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）
を、上述した比率でトライブレンドして成形機に投入し
て溶融させ、体化して成形するか、あるいは押出機で溶
融させ、ペレット化してから成形する。

このように、予めブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を用意し
ておき、これらを所定の比率で配合して本発明の樹脂組
成物を調製する理由は、次のとおりである。即ち、例え
ば強化繊維としての（ｅ）ポリアミド繊維がポリアミド
６６であって、温和と島相のいずれかとなる（ａ）ポリ
アミドがポリアミド６で、（ｅ）ポリアミド繊維の融点
が（ａ）ポリアミドの融点より高い場合には、各成分（
つまり、前述の（ａ）〜げ）成分）を、ポリアミド６６
の融点を超えない溶融温度で、同時にブレンドしても、
ポリアミド６とＡＢＳ樹脂とも分散系は崩れにくい。し
かしながら、ポリアミド繊維の表面の接着を目的として
添加した（ｆ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンの
大半は、先に溶融するポリアミド６の末端アミド基の活
性水素と反応してしまうため、先に述べたよりも、より
多くの（ｆ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンを添
加しなければならず、このような変性樹脂の添加は、組
成物の機械的性質の低下を招き好ましくない。そのため
ブレンド物（Ａ）とブレンド物（Ｂ）を予め、予備コン
パウンド材として調製しておき、そののち、両者をトラ
イブレンド或いはペレット化により再度ブレンドする方
法、すなわち逐次ブレンド方法が望ましいのである。

〔実施例〕

次に本発明を実施例及び比較例によりさらに詳しく説明
する。

実施例１ ポリカーボネート（ＰＣ）（塩化メチレン溶液を用いて
測定した溶液極限粘度から求めた粘度平均分子量が２０
，０００）６０重量％、ポリアミド６（ＰＡ６）（濃硫
酸溶液を用いて測定した溶液極限粘度から求めた粘度平
均分子量が２５．０００）３５重量％及びＥＡＡ５重量
％から成る混合物を単軸の押出機で２９０℃にて混練し
た。得られた混練物をブレンド物（Ａ）とした。

一方、ＡＢＳ樹脂（宇部サイコン−製、サイコラックＥ
Ｘ１４１）７０重量％、ポリアミド６６繊維（ストラン
ド長６閣、径１３μｍ）２８重量％及び無水マレイン酸
変性ポリプロピレン〔無水マレイン酸のグラフト化率０
．０３％（無水マレイン酸基モル／メチレン基モル）、
２３０°ＣにおけるＭＦＲ３０ｇ／１０分〕２重量％か
ら成る混合物を、上記と同じ押出機を用いて２５０°Ｃ
で混練した。得られた混練物をブレンド物（Ｂ）とした
。

次に、ブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を、組成比が５０１
５０（重量比）となるように計量し、これを単軸の押出
機に導入して、２６０°Ｃでペレット化した。得られた
ベレット中の（ＰＣ／（ＡＢＳ＋ＰＡ６））比率は０．
５７であった。

続いて、得られたベレットを射出成形機で成形し、さら
にこれから試験片を切り出し、この試験片を用いてＪＩ
Ｓ　　Ｋ７１１３に規定された測定法にしたがって機械
的強度を測定した。また、耐熱変形及び収縮率を測定し
た。結果を第１表に示す。

実施例２〜６及び比較例１〜２ 実施例１において、第１表に示す割合で各成分を配合し
てブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を調製したこと、及びこ
れらのブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を第１表に示す割合
で単軸の押出機に導入したこと以外は、実施例１と同様
にして試験片の作成及び各種物性の測定を行った。結果
を第１表に示す。

なお、実施例３〜６においては、単軸の押出機の代わり
に二輪の押出機を用いて混練を行った。

比較例３ 実施例１において、ブレンド物（Ｂ）を構成するポリア
ミド繊維を、ポリアミド６６からポリアミド６に代えた
こと以外は、実施例１と同様の操作を行った。結果を第
１表に示す。

第１表かられかるように、ブレンド物（Ａ）のポリアミ
ドと同一のポリアミド繊維、つまり同一の融点のポリア
ミド繊維を使用すると、成形品の耐衝撃性の低下が著し
い。また、試験片の断面を観察してみると、ポリアミド
６の繊維は認められず、また島相として観察できるＡＢ
Ｓ樹脂及びポリアミド６の分散粒径が大きく、分散性が
悪いことがわかった。

（以下余白） 〔発明の効果〕 本発明によれば、相分離がなく、耐衝撃性が改善され、
しかも吸湿による寸法安定性の改善と低比重化の達成さ
れた成形品の素材である繊維強化樹脂組成物が得られる
。

この繊維強化樹脂組成物は、上述の如き特性を有するた
め、ホットフロースタンピング成形や射出成形等の成形
材料として有効な利用が期待される。

手続捕正書（自発） 平成２年８月２４日

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）ポリアミド３０〜５５重量％、（ｂ）ポリ
   カーボネート６５重量％以下及び（ｃ）相溶化剤１〜１
   ０重量％を混練してなるブレンド物（Ａ）及び （ｄ）ＡＢＳ樹脂６５重量％以上、（ｅ）前記ポリアミ
   ドより高融点を有するポリアミド繊維３０〜１０重量％
   及び（ｆ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン１〜１
   ０重量％を混練してなるブレンド物（Ｂ）を、（ｂ）ポ
   リカーボネートの量と（ａ）ポリアミドと（ｄ）ＡＢＳ
   樹脂の合計量との比率〔（ｂ）／（ａ）＋（ｄ）〕が、
   ０．２〜０．６５（重量比）となるように配合してなる
   繊維強化樹脂組成物。
2. （２）請求項１のブレンド物（Ａ）及びブレンド物（Ｂ
   ）を、（ｂ）／（ａ）＋（ｄ）が、０．２〜０．６５（
   重量比）となるように配合するとともに、（ｅ）ポリア
   ミド繊維の融点未満の温度にて混練することを特徴とす
   る繊維強化樹脂組成物の製造方法。
3. （３）請求項１の繊維強化樹脂組成物を、（ａ）ポリア
   ミドの融点以上であり、かつ（ｅ）ポリアミド繊維の融
   点未満の温度にて加工成形することを特徴とする樹脂組
   成物の成形方法。
4. （４）請求項２で得られた繊維強化樹脂組成物を、（ａ
   ）ポリアミドの融点以上であり、かつ（ｅ）ポリアミド
   繊維の融点未満の温度にて加工成形することを特徴とす
   る樹脂組成物の成形方法。