JPH0651827B2

JPH0651827B2 - サ−モトロピツク液晶ポリマ−組成物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0651827B2
Application number: JP60221161A
Authority: JP
Inventors: 勉沢田; 勝久田中
Original assignee: 三菱化成株式会社
Priority date: 1985-10-04
Filing date: 1985-10-04
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS6281448A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、サーモトロピック液晶ポリマー組成物および
その製造方法に関する。さらに詳しくは、押出成形法、
圧縮成形法、射出成形法によって物性の優れた各種成形
品を製造することのできる芳香族ポリエステル系サーモ
トロピック液晶ポリマー組成物およびその製造方法に関
するものである。

「従来の技術」サーモトロピック液晶ポリマーは機械的強度、耐熱性、
耐候性、耐薬品性などの性質が、その他の熱可塑性樹脂
に比べて格段に優れており、しかも難燃性に優れている
ので、種々の分野への用途が期待されている。

一方、サーモトロピック液晶ポリマーは、その分子構造
が棒状となっているので、これから得られた成形品は、
その分子の配列方向の機械的強度は極めて大きく、銅、
アルミニウムまたはガラス繊維などの数倍〜数十倍に匹
敵するほどである。しかしながら、分子の配列方向に対
して直角の方向ではその強度が配列方向のそれに対し１
／７〜１／１０しかなく、配列方向の差による強度の差
が極めて大きい。従って、サーモトロピック液晶ポリマ
ーの成形品への利用分野は、わずかな範囲に限定されて
しまうという欠点があった。

「発明が解決しようとする問題点」本発明は、サーモトロピック液晶ポリマーの成形時に生
ずる分子配列の方向性による機械的強度の差を改良しよ
うとするものである。すなわち、成形品としたとき、分
子の配列方向においても、また分子の配列方向に対して
直角の方向においても、共にその機械的強度が優れ、ま
た、その配列方向の差による強度差の少ない成形品が得
られるサーモトロピック液晶ポリマー組成物を提供しよ
うとするものである。

「問題を解決するための手段」しかして、本発明の要旨とするところは、芳香族ポリエ
ステル系サーモトロピック液晶ポリマー４０〜９５重量
％と結晶水を含まないチタン酸カリウム繊維６０〜５重
量％とよりなることを特徴とするサーモトロピック液晶
ポリマー組成物、および上記サーモトロピック液晶ポリ
マー組成物を製造するにあたり、上記芳香族ポリエステ
ル系サーモトロピック液晶ポリマーと上記結晶水を含ま
ないチタン酸カリウム繊維とを、脱気口を有する混練機
を用い、窒素気流中で均一に混練することを特徴とす
る、サーモトロピック液晶ポリマー組成物に製造方法に
存する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明において、サーモトロピック液晶ポリマーとは、
溶融状態において液晶性（すなわち異方性）を示すポリ
マーをいう。溶融状態におけるポリマーの液晶性は、直
交偏光子を用いた慣用のホットステージ顕微鏡を用い、
ポリマーを窒素雰囲気下で加熱溶融させ、これを約４０
倍程度の倍率で観察することによって確認することがで
きる。本発明におけるサーモトロピック液晶ポリマー
は、光学的に異方性であり、直交偏光子の間で観察した
ときに光を透過させる。

本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成物は、
芳香族ポリエステル系サーモトロピック液晶ポリマーと
結晶水を含まないチタン酸カリウム繊維とよりなる。

本発明における芳香族ポリエステル系サーモトロピック
液晶ポリマーは、芳香族ポリエステル、もしくは芳香族
−脂肪族ポリエステルである。

このような芳香族ポリエステルは、ポリマー中に存在す
るどの成分もポリマー主鎖に少なくとも１個の芳香環を
有し、それによりこれらのポリマーは溶融状態において
異方性を示すことが可能となる。このような成分は、芳
香族ジオール、芳香族ジカルボン酸および芳香族ヒドロ
キシ酸等から誘導することができる。

芳香族ポリエステル中に存在し得る骨格成分としては、
次のようなものが挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。但し、これらの骨格成分において、その芳
香環に結合している水素原子の一部は、炭素数１〜４の
アルキル基、炭素数基、または置換フェニル基等により
置換されていてもよい。

本発明における芳香族ポリエステルは、好ましくは、ナ
フタレン系成分を含む反復単位を約１０％以上含有する
ものが好ましい。好適なナフタレン系成分としては、６
−オキシ−２−ナフトイル、２，６−ジオキシナフトイ
ルおよび２，６−ジカルボキシナフトイルが挙げられ
る。

本発明における芳香族ポリエステルの具体例としては、
ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、およびビフェノー
ルよりなるポリエステル（ａ）；ヒドロキシ安息香酸、
テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、ビフ
ェノール、およびヒドロキノンよりなるポリエステル
（ｂ）；ヒドロキシ安息香酸、テレフタル酸、２，６−
ナフタレンジカルボン酸、ビフェノール、およびメチル
ヒドロキノンよりなるポリエステル（ｃ）；ヒドロキシ
安息香酸、および２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸より
なるポリエステル（ｄ）；ヒドロキシ安息香酸、テレフ
タル酸、イソフタル酸、およびビフェノールよりなるポ
リエステル（ｅ）；ヒドロキシ安息香酸、テレフタル
酸、２−ヒドロキシ−６−ナフトエ酸、およびビフェノ
ールよりなるポリエステル（ｆ）等が挙げられ、中でも
上記の（ａ）〜（ｄ）のポリエステルが好ましい。

本発明における芳香族−脂肪族ポリエステルの具体例と
しては、ポリエチレンテレフタレートとヒドロキシ安息
香酸との共重合体が挙げられる。

本発明におけるチタン酸カリウム繊維は、Ｋ₂Ｏ・６Ｔ
ｉＯ₂なる化学組成で示される結晶水を含まないチタン
酸カリウムよりなる繊維である。結晶水を含むチタン酸
カリウムよりなる繊維は、混練中に結晶水が分解し、成
形品中に気泡となって分散し外観の優れた成形品が得ら
れないので好ましくない。このチタン酸カリウム繊維
は、顕微鏡法による測定で、長さ１０〜２０μｍ、繊維
径０．２〜０．５μｍの範囲のものが好ましい。

本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成物は、
前記特定の芳香族ポリエステル系サーモトロピック液晶
ポリマーと、上記特定のチタン酸カリウム繊維とよりな
る。

本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成物にお
いては、この組成物中に、芳香族ポリエステル系サーモ
トロピック液晶ポリマーが４０〜９５重量％の範囲、結
晶水を含まないチタン酸カリウム繊維が６０〜５重量
％、好ましくは４０〜２０重量％の範囲の割合で各々配
合されていることが必要である。

組成物中に占める上記チタン酸カリウム繊維の割合が５
重量％未満であると、この組成物から得られる成形品に
おける異方性に基づく機械的強度の改良効果が不十分と
なる。すなわち、この組成物を成形して得られる成形品
の分子配列方向とこれに直角の方向との機械的強度の
差、例えば引張り強度の方向性による差の改良には、殆
ど効果がない。また、その割合が６０重量％を超えると
きには、混練により生成する組成物が、殆ど流動性を示
さずその成形が困難であり、実用的でない。

本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成物を製
造するには、前記芳香族ポリエステル系サーモトロピッ
ク液晶ポリマーと結晶水を含まないチタン酸カリウム繊
維とをそれぞれ所定量秤量し、タンブラー、ミキサー等
で混合し、得られた混合物を混練機によって混練して、
チタン酸カリウム繊維を芳香族ポリエステル系サーモト
ロピック液晶ポリマー中に均一に分散させる。

本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成物の製
造方法においては、芳香族ポリエステル系サーモトロピ
ック液晶ポリマーと結晶水を含まないチタン酸カリウム
繊維とを、脱気口を有する混練機を用いて、窒素気流中
で均一に混練することが必要である。混練機は、脱気口
を有するものであれば特に限定されるものではなく、熱
可塑性樹脂組成物の製造等に通常に使用されているもの
を用いることができる。

混練機の脱気口は、好ましくは減圧系に繋ぎ込み、混練
中に発生するガスを抜き取るのがよい。混練中に発生す
るガスには、サーモトロピック液晶ポリマーに吸着され
ていた水分、ポリマーの分解生成物、チタン酸カリウム
繊維に吸着されていた水分等が含まれている。

上記両成分の混練りを窒素気流中で行うのは、ポリマー
の変質を避けるためである。窒素気流中で行うことによ
りポリマーが空気と接触することがないので、組成物を
高温下で混練りしてもその変質を避けることができる。
混練操作時の具体的な方法としては、混練機の原料ホッ
パー側から乾燥窒素ガスを強制的に供給し、脱気口から
抜く方法を採用するのがよい。

芳香族ポリエステル系サーモトロピック液晶ポリマーと
チタン酸カリウム繊維との両成分を混練りするには、混
練温度を２５０〜５００℃の範囲で選ぶのが好ましい。

本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成物は、
通常の押出成形機、圧縮成形機、射出成形機等によって
成形が可能であり、芳香族ポリエステル系サーモトロピ
ック液晶ポリマー自身が持っている優れた耐熱性、耐候
性、難燃性、耐薬品性等を生かし、各種工業材料部品の
製造に供することができる。

「発明の効果」本発明は、次のように特別に顕著な効果を奏するので、
その産業上の利用価値は極めて大である。

（１）本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成
物は、補強材といてチタン酸カリウム繊維が配合されて
いるので、この組成物を成形して得られる成形品は、分
子の配列方向すなわちゲートに平行な方向と、これに直
角な方向との機械的強度、特に引張り強度の比が１／５
〜１／３であり、従来の組成物における両者の比が１／
７〜１／１０であったのに較べて、分子の配列方向によ
る差が少ない。

（２）本発明に係るサーモトロピック液晶ポリマー組成
物を成形して得られる成形品は、外観が極めて滑らかな
ので、その商品価値が高い。これはチタン酸カリウム繊
維の代りにガラス繊維等を配合した場合に外観が粗くな
り商品価値が低いのに較べて、本発明の組成物が優れて
いることを示している。

「実施例」次に、本発明を実施例および比較例によって更に具体的
に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下
の例に制約されるものではない。

実施例１芳香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポリマー
ＺｙｄａｒＳＴＲ３００（ＤａｒｔｃｏＭｆｇ社
製）６０重量部と結晶水を含まないチタン酸カリウム繊
維ティスモーＤ（大塚化学社製、化学組成：Ｋ₂Ｏ・６
ＴｉＯ₂）４０重量部とを、通常使用しているタンブラ
ーに仕込み、混合した。得られた混合物を、１５０℃で
８時間乾燥した。

脱気口を有し、５００℃までシリンダー温度を制御でき
るようにした４０ｍｍφの押出機（三菱重工社製）のホ
ッパーに、上記で得られた混合物を仕込み、４００℃で
加熱混練した。加熱混練の際は、ホッパーから乾燥した
窒素ガスを供給し、脱気口から新ポンプで吸引し、溶融
した混合物が窒素雰囲気にさらされるようにした。混練
して得られた組成物わ押出機から押出し、カッターで切
断してペレットを作成し、１５０℃で８時間乾燥した。

シリンダー温度を５００℃まで制御できるようにした型
締力７５ｔｏｎの射出成形機（日本精鋼社製）を用い
て、上記ペレットをシリンダー温度４００℃、金型温度
２６０℃で５ｃｍ×５ｃｍ、厚さ２ｍｍの平板に成形し
た。この平板から、分子の配列方向であるゲートに平行
な方向（これをＡ方向という。）と、ゲートに直角の方
向（これをＢ方向という。）とから、それぞれ幅１０ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍのテストピースを切り取り、引張り強
度を測定した。結果を、第１表に示す。

実施例２、３、４実施例１に記載されているのと同様の方法によって、芳
香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポリマーＺ
ｙｄａｒＳＴＲ３００に、組成物に対する割合が５
重量％（実施例２）、２０重量％（実施例３）、６０重
量％（実施例４）となるように、結晶水を含まないチタ
ン酸カリウム繊維ティスモーＤをそれぞれ配合し、組成
物を製造した。

得られた３種の組成物を、実施例１におけると同様にし
て平板に成形し、実施例１に記載の方法と同様にしてテ
ストピースを切り取り、引張り強度を測定した。結果
を、第１表に示す。

比較例１、２実施例１に記載されているのと同様の方法によって、芳
香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポリマーＺ
ｙｄａｒＳＴＲ３００に、得られる組成物に対する
割合が３重量％となるように、結晶水を含まないチタン
酸カリウム繊維ティスモーＤを配合し、組成物を製造し
た。

この組成物から、実施例１におけると同様にしてテスト
ピースを作成し、引張り強度を測定した（比較例１）。

また、芳香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポ
リマーＺｙｄａｒＳＴＲ３００に、得られる組成物
に対する割合が８０重量％（比較例２）となるように、
結晶水を含まないチタン酸カリウム繊維ティスモーＤを
配合した組成物は、流動性をほとんど示さず、射出成形
によって平板に成形することができなかった。

結果を、第１表に示す。

比較例３、４実施例１に記載の例において、押出機での混練工程にお
いてホッパーから窒素ガスを供給せずに、その他は同例
におけると同様にしてポリマー組成物を得た。この組成
物から実施例１と同様にしてテストピースを作成し、引
張り強度を測定した（比較例３）。

また、実施例１に記載の例において、押出機での混練工
程において押出機の脱気口を閉じた状態で混練し、同例
におけると同様にしてペレット化しようとしたところ、
組成物が著しく発泡し、同例と同様のペレットを得るこ
とができなかった（比較例４）。

結果を、第１表に示す。

比較例５実施例１において、結晶水を含まないチタン酸カリウム
繊維ティスモーＤの代わりに、結晶水を含むチタン酸カ
リウム繊維ティスモーＬ（大塚化学社製、化学組成：Ｋ
₂Ｏ・６ＴｉＯ₂・０．５Ｈ₂Ｏ）を使用し、その他は同
例におけると同様にしてテストピースを作成し、引張り
強度を測定した。但し、組成物を押出してペレットとす
る際に、発泡が著しかった。

結果を、第１表に示す。

比較例６実施例１において、チタン酸カリウム繊維ティスモーＤ
の代わりにガラス短繊維を使用し、その他は同例におけ
ると同様にしてテストピースを作成し、引張り強度を測
定した。

なお、第１表に示した引張り強度は、ＪＩＳＫ６７４
５に準拠して測定したものである。

第１表より、次のことが明らかとなる。

（１）本発明で必須とする要件をすべて満たしている組
成物を使用した成形品は、Ａ方向とＢ方向の引張り強度
が共に優れ、しかもその差が小さい。

（２）しかし、チタン酸カリウム繊維の使用量が少なか
ったり（比較例１）、結晶水を含むチタン酸カリウム繊
維を使用したり（比較例５）、またガラス繊維を使用し
たり（比較例６）した場合には、成形品の方向による引
張り強度の差が大きい。

（３）また、脱気口を有しない混練機によって混練する
と、押出しの際に発泡し、成形品が得られない。

（４）本発明の、結晶水を含まないチタン酸カリウム繊
維を使用して得られる組成物を成形した成形品は、表面
が滑らかで品質が良好であるが、ガラス繊維等を使用す
ると成形品の表面が非常に粗くなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芳香族ポリエステル系サーモトロピック液
晶ポリマー４０〜９５重量％と結晶水を含まないチタン
酸カリウム繊維６０〜５重量％とよりなることを特徴と
するサーモトロピック液晶ポリマー組成物。
【請求項２】芳香族ポリエステル系サーモトロピック液
晶ポリマー４０〜９５重量％と結晶水を含まないチタン
酸カリウム繊維６０〜５重量％とよりなるサーモトロピ
ック液晶ポリマー組成物を製造するにあたり、前記芳香
族ポリエステル系サーモトロピック液晶ポリマーと前記
結晶水を含まないチタン酸カリウム繊維とを、脱気口を
有する混練機を用い、窒素気流中で均一に混練すること
を特徴とする、サーモトロピック液晶ポリマー組成物の
製造方法。