JPH0688012A

JPH0688012A - 高比重熱可塑性樹脂組成物

Info

Publication number: JPH0688012A
Application number: JP26055492A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Yamada; 勝弘山田; Nagayoshi Takahashi; 永良高橋
Original assignee: Nippon Steel Chemical Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-03-29

Abstract

(57)【要約】【目的】金属製品の代替材料として好適なメッキが可
能でかつ高比重の熱可塑性樹脂組成物に関し、金属的な
重量感を損なうことなく、優れたメッキ加工性、密着強
度を付与せしめ、しかも混練成形加工性にも優れた熱可
塑性樹脂組成物を提供することにある。【構成】熱可塑性樹脂５０〜１０重量％と鉄粉５０〜
９０重量％とからなり、鉄粉について、そのメジアン径
が１０〜５０μｍで、表面が酸化皮膜で覆われており、
その酸素含有率が１．０〜５．０重量％、炭素含有率が
０．５〜５．０重量％である高比重熱可塑性樹脂組成物
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性樹脂組成物に係
り、特に金属製品の代替材料として好適なメッキが可能
でかつ高比重の熱可塑性樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックスは元来、金属材料やセラ
ッミクス材料に比べ生産加工性、電気絶縁性、耐食性等
にメリットがあり、ここ数年で著しい成長を遂げてき
た。最近では更に種々の材料において軽薄短小化が進
み、プラスチックスの軽量性、比強度を活かした用途開
発がなされている一方で、プラスチックスの生産加工性
を活かした用途開発の一つとして、金属製品の代替にな
りうるプラスチックスの高比重材料の開発も盛んに行わ
れている。とくに金属または金属酸化物を高充填するこ
とによって高比重材料を得ることは、特開昭５５−７８
０３２号公報、特開昭５９−１７９５３８号公報、特開
昭５９−２２３７３５号公報、特開昭６４−１７６５
号公報、特開昭６４−２６６７３号公報、特開平１−３
０４１５７号公報、特開平２−１１７９３３号公報、特
開平２−１８５５４０号公報、特開平３−２８７６６６
号公報等に提案されている。また、更に金属または金属
酸化物に加えて補強効果を与えるためにガラス繊維やチ
タン酸カリウム繊維等の無機繊維を添加して高比重材料
を得ることは、特開昭６０−２４５６６８号公報、特開
昭６１−２５８８６２号公報、特開昭６１−２４６２５
２号公報、特開昭６１−２６４０４９号公報、特開昭６
４−１１１６３号公報等に提案されている。しかし、い
ずれも金属的な高重量感はあたえるものの、メッキ性は
不十分である。

【０００３】これに対し、高比重でかつメッキ性の良好
な熱可塑性樹脂を与える方法として、酸エッチングによ
りアンカーを生じやすいケイ酸系化合物或いはカルシウ
ム系化合物を添加する方法が、特開昭６３−２７３６６
４号公報、特開昭６３−２８４２６２号公報に提案され
ているが、メッキ性を向上させるためには、かなりの添
加量が必要であり、本来目的とするところの高比重特性
を付与することについては不十分であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の技術
では、金属的な重量感を与えることは可能であるが、メ
ッキ加工性においてはまだ不十分であるか、または、メ
ッキ加工性を向上させるために金属的な重量感を犠牲に
せざるおえない状態であった。従って本発明の目的とす
るところは、金属的な重量感を損なうことなく、優れた
メッキ加工性、密着強度を付与せしめ、しかも混練成形
加工性にも優れた熱可塑性樹脂組成物を提供することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者はかか
る課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、熱可塑性樹
脂を使用し、これにフィラーとして鉄粉、特に酸化皮膜
を有した炭素含有鉄粉を高充填することにより金属的な
重量感を損なうことなく、優れたメッキ加工性、密着強
度および混練成形加工性を有した熱可塑性樹脂組成物が
得られることを見いだして本発明を完成させるに至っ
た。すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂５０〜１０重量
％と鉄粉５０〜９０重量％とからなり、鉄粉について、
そのメジアン径が１０〜５０μｍで、表面が酸化皮膜で
覆われており、その酸素含有率が１．０〜５．０重量
％、炭素含有率が０．５〜５．０重量％であることを特
徴とする高比重熱可塑性樹脂組成物である。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明で使用する熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂が好まし
く、特に限定することはないが、中でもポリアミド及び
ＰＢＴが好ましい。これらの樹脂が特に好ましい理由
は、熱可塑性樹脂の中でも、非常に流動性が良く、フィ
ラーの高充填が容易であり、それ自体の比重が高く高比
重用に有利であるばかりでなく、強度・剛性・靭性等の
機械的性質にも優れているからである。ただし、その他
の樹脂として、ポリアミドやＰＢＴ以外にＰＰ、ＰＰ
Ｓ、ＰＯＭ等の結晶性樹脂やＰＳ、ＡＢＳ、ＰＣ、変性
ＰＰＯ等の非晶性樹脂、そしてそれらの混合物も使用可
能である。

【０００７】ここで、本発明で使用するポリアミド樹脂
とは、ジアミン成分として、エチレンジアミン、ヘキサ
メチレンジアミン、ｐ−アミノシクロヘキシルメタン、
ｍ−キシレンジアミン、１，４−ビス（３−アミノプロ
ポキシ）シクロヘキサン、トランスヘキサヒドロ−Ｐ−
フェニレンジアミン等から選択された１種叉は２種以上
をまた、ジカルボン酸成分として、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、スペリン酸、セバシン酸、ビス（ｐ−
カルボキシフェノキシ）アルカン、テレフタル酸、イソ
フタル酸等から選択された１種叉は２種以上を、更にア
ミノカルボン酸成分として、α−ピロリドン、ω−アミ
ノカプロン酸、ε−カプロラクタム、ラウリルラクタ
ム、アミノドデカン酸、１１−アミノウンデカン酸、パ
ラアミノ安息香酸、４−アミノフェニル−４−カルボキ
シフェニルエーテル等の１種叉は２種以上をそれぞれ使
用し、これらを縮合反応させて得られる重合体及び共重
合体を挙げることができる。これらのポリアミド樹脂は
単独でも、また２種以上を組み合わせて使用してもよ
い。

【０００８】また、本発明で使用するＰＢＴ樹脂は、テ
レフタル酸のエステルと１，４−ブタンジオールとを重
合する方法か、テレフタル酸又はそのハライド誘導体と
グリコールとを加熱する等の方法で製造することができ
るものであり、一般に市場で容易に入手し得るものであ
る。このＰＢＴ樹脂としては、フェノール６０重量部と
テトラクロロエタン４０重量部の混合溶液中３０℃で測
定した固有粘度が０．７〜１．２ｄｌ／ｇ、好ましくは
０．８〜１．０ｄｌ／ｇが適当であり、比較的溶融粘度
の低いものがよい。また、成形性や成形品の表面を改良
する目的でＰＢＴ樹脂等の他の樹脂を少量配合したもの
でも良い。

【０００９】次に、本発明で用いる高比重用のフィラー
は鉄粉であり、その粒径はメジアン径で１０〜５０μｍ
のものである。高比重用のフィラーとしては、比重の点
から金属酸化物粉よりも純金属粉に近い方が有利である
が、なかでも本発明に用いる金属粉は鉄粉である。鉄以
外の金属粉には、たとえば、鉛、亜鉛、銅、マンガン、
ニッケル、タングステン等が考えられ得るが、それらは
非常に高価であるばかりか、メッキ処理を行う場合に触
媒毒になったり、エッチングにより効果的なアンカーが
作成できなかったり等メッキ性に悪影響を及ぼしてしま
う。しかし、本発明で用いる鉄は比較的安価であり、さ
らにメッキ加工性も良い。

【００１０】ここで、本発明で使用される鉄粉とは、表
面が酸化皮膜で覆われているものであり、その酸素含有
量が１．０〜５．０重量％であり、さらに鉄粉中の炭素
含有率が０．５〜５．０重量％のものである。酸化皮膜
として、Ｆｅ０、Ｆｅ₂０₃及びＦｅ₃Ｏ₄の化学式を
もつものがあるが、それらの混合物であっても良い。さ
らに炭素は鉄との化合物たとえばＦｅ₃Ｃの化学式をも
つものであり、フリーの炭素ではない。また数％程度以
下のＭｎ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｃｒ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｍｇ等の金
属または金属酸化物の不純物は本発明に関してはなんら
問題にならない。本発明に使用される鉄粉を得る方法と
しては、製鋼時に高炉や転炉から発生してくるダストを
分級する方法が最も簡単であるが、アトマイズ法等によ
るその他のいかなる方法であってもかまわない。酸素含
有率が１．０重量％未満のものは、比重的には有利であ
るが、表面が活性化していることから樹脂との混練時に
発火の危険性がある。また、５．０重量％を超えると、
比重的に不利となり、思うような高比重材料を得にく
く、また十分なメッキ密着強度も得られない。炭素含有
率が０．５重量％未満のものは、メッキ処理液に対する
活性が非常に高く、メッキ加工時、特に電気銅メッキを
行う場合に膨れ等の不良現象を生じさせてしまう。ま
た、５．０重量％を超えると、比重的に不利となるばか
りか、炭素分の一部はフリーのグラファイトの形で存在
することとなり混練性も低下する。

【００１１】本発明で用いられる鉄粉の粒度はメジアン
径が１０〜５０μｍのものである。メジアン径が１０μ
ｍ未満のものは、比表面積が大きすぎ樹脂組成物の粘度
が上がり成形加工性を悪化させていく。また、そのよう
な微粒子になると鉄粉の表面酸化が激しく、酸素含有率
を１．０〜５．０重量％に保ち難い。また、５０μｍを
越えると成形品自体の表面状態が悪く、表面粗さが大き
くなる。そして、メッキの密着強度の低下ばかりかピン
ホールや表面の膨れが発生させる傾向にある。それは、
エッチングにより生成するアンカーが大きくなり過ぎ、
触媒となるパラジウムが脱落するためではないかと思わ
れる。それゆえ本発明に用いる鉄粉の粒度は上記に示す
ごとくメジアン径で１０〜５０μｍが良く、好ましく
は、１５μｍ〜３５μｍである。本発明に添加する鉄粉
の量は、組成物全体量に対して５０〜９０重量％であ
る。５０重量％未満では、成形品の比重が２未満となり
金属に近い重量感を得る効果が十分ではなく、また、メ
ッキ密着強度も十分には得られない。９０重量％を越え
ると混練および成形加工性が悪化し流動性が低下するた
めに表面性が悪くなり、メッキ後の外観も同様に悪くな
る。なお、上記鉄粉の表面は熱可塑性樹脂との密着性を
向上させる処理剤例えばシランカップリング剤、チタン
カップリング剤等によって処理されたものであってもよ
い。

【００１２】更に、本発明の熱可塑性樹脂組成物は、必
要に応じてメッキ性を低下させない程度にガラス繊維、
炭素繊維、アラミド繊維、チタン酸カリウム繊維、ホウ
酸アルミニウム繊維、鉱物破砕繊維、シリカ繊維、アル
ミナ繊維、石膏繊維、水酸化マグネシウム繊維、炭化珪
素繊維、ジルコニア繊維等の繊維補強材、又はマイカ、
ワラストナイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カオ
リン、クレー、ベントナイト、セリサイト、ガラスビー
ズ、ガラスフレーク、タルク、グラファイト、カーボン
ブラック、金属または金属酸化物等の無機充填材をま
た、組成物の調製に際して、熱可塑性樹脂に通常添加し
て使用される難燃剤、着色剤、可塑剤、安定剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤、架橋剤、分散剤、その他の添加
剤、不飽和カルボン酸系共重合体等の改質剤やその他の
樹脂等を少量添加しても良い。上記鉄粉を含有する熱可
塑性樹脂組成物の調製方法は、上述した配合割合の範囲
内で樹脂成分及び酸化鉄粉を一般に使用されている加圧
ニーダー、単軸及び二軸押出機等を用い常法により均一
に混練して混練物を調製する。混練物はペレット状にす
ることが好ましい。また、このようにして調製された樹
脂組成物は、通常の押出成形や射出成形等により所望の
製品に成形される。

【００１３】

【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて本発明を
具体的に説明する。〔実施例１〜６〕ポリアミド樹脂に、表１に示す割合で
鉄粉およびその他フィラーを押出機で練り込んでペレッ
トを調製した。ただし、すべてに一様に鉄粉に対して樹
脂との接着性を向上させるために、シランカップリング
剤を０．５重量％添加した。このペレットを使用して射
出成形により試験片を成形し、この試験片について引張
強度（ＡＳＴＭＤ６３９）、比重（ＡＳＴＭＤ
７９２）の測定を行った。またメッキ性については、上
記ペレットにて１００ｍｍ×５０ｍｍ×３ｍｍの平板を
成形し、奥野製薬工業（株）のナイロンメッキプロセス
に準じ次のように行った。ナイロンメッキプロセスエッチング（塩酸ＴＮエッチャント４０℃ ３
分）ポストエッチング（塩酸２０℃ １分）キャタリスト（塩酸ＴＮキャタリスト２０℃ ３
分）アクセレーター（硫酸溶液４０℃ ３分）ポストアクセレーター（カセイソーダ溶液ＴＮポス
トアクセレーター４０℃ ３分）化学ニッケルメッキ（２０℃ １０分）電気銅メッキ（２０℃ １０分）メッキ密着強度は、電気銅メッキの後、膜面に短冊型に
刻みをつけ、角度９０度、剥離速度２０ｍｍ／分で測定
した。混練成形加工性については、◎：大変優れる、
○：優れる、△：普通及び、×：支障あり、の４段階評
価を行った。結果を表１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】〔実施例７〜１０〕ＰＢＴ樹脂に、表２に
示す割合で鉄粉およびその他フィラーを押出機で練り込
んでペレットを調製した。ただし、すべてに一様に鉄粉
に対して樹脂との接着性を向上させるために、シランカ
ップリング剤を０．５重量％添加した。このペレットを
使用して実施例１〜６と同様に射出成形により試験片を
成形し、物性評価を行った。また、メッキ性については
奥野製薬工業（株）のＰＢＴメッキプロセスに準じ、次
のように行った。ＰＢＴメッキプロセスＰＢＴプリエッチング（硫酸、クロム酸溶液６８℃
６分）エッチング（カセイソーダ溶液ＰＢＴエッチャント
６８℃ １５分）中和（塩酸ＴＭＰ中和用添加剤２０℃ ２分）キャタリスト（塩酸ＴＮキャタリスト２０℃ ３
分）アクセレーター（硫酸溶液４０℃ ３分）化学ニッケルメッキ（２０℃ １０分）電気銅メッキ（２０℃ １０分）メッキ密着強度、混練成形加工性も実施例１〜６と同様
に評価した。結果を表２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】〔比較例１〜１０〕ポリアミド樹脂、ＰＢ
Ｔ樹脂に、表３、表４に示す割合で鉄粉およびその他フ
ィラーを押出機で練り込んでペレットを調製した。ただ
し、すべてに一様に鉄粉叉はその他のフィラーに対して
樹脂と、の接着性を向上させるために、シランカップリ
ング剤を０．５重量％添加した。このペレットを使用し
て実施例と同様な評価を行った。結果を表３、表４に示
す。

【００１８】

【表３】

【００１９】

【表４】

【００２０】なお、この実施例および比較例に使用した
材料を以下に示す。すなわち、ポリアミドとしてはナイ
ロン６、ナイロン１２；鉄粉としては高炉または転炉ダ
ストを組成毎に分類し、さらに所定の大きさに分級した
もの；酸化鉄（マグネタイト）としては平均粒径５．２
７μｍのもの；銅粉としては３５０メッシュアンダー７
０〜９０％含有のアトマイズ粉；破砕鉱物繊維としては
新日鐵化学（株）製”エスファイバーＦＦ”のそれぞれ
市販品を使用した。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ポリアミドやＰＢＴ等
の熱可塑性樹脂に、所定量の酸化皮膜と炭素を含有した
鉄粉を高充填することにより、混練成形加工性に優れ、
金属的な重量感を保ち、さらに優れたメッキ密着性とメ
ッキ表面性を有した熱可塑性樹脂組成物を提供すること
ができる。それゆえ本発明の熱可塑性樹脂組成物は、高
比重の必要とする金属代替用の材料としてきわめて実用
性の高い成形材料である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂５０〜１０重量％と鉄粉５
０〜９０重量％とからなり、鉄粉について、そのメジア
ン径が１０〜５０μｍで、表面が酸化皮膜で覆われてお
り、その酸素含有率が１．０〜５．０重量％、炭素含有
率が０．５〜５．０重量％であることを特徴とする高比
重熱可塑性樹脂組成物。