JPH0718186A - 扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末強化熱可塑 性樹脂組成物 - Google Patents
扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末強化熱可塑 性樹脂組成物Info
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- JPH0718186A JPH0718186A JP18216993A JP18216993A JPH0718186A JP H0718186 A JPH0718186 A JP H0718186A JP 18216993 A JP18216993 A JP 18216993A JP 18216993 A JP18216993 A JP 18216993A JP H0718186 A JPH0718186 A JP H0718186A
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Abstract
衝撃強度等の機械的物性に優れ、樹脂の流れ方向の成型
収縮率と樹脂の流れに直角な方向の成型収縮率をほぼ等
しくし(収縮率の異方性が少ない)、且つ収縮率を低下
させる等の寸法安定性が著しく良好で、熱変形温度が高
く、成型品の表面の凹凸、ざらつき、補強材の浮き等の
無い外観の良い成型品を効率よく得ることが出来る。 【構成】 熱可塑性樹脂100重量部に対しガラス繊維
の断面の短径D1に対する該ガラス繊維の断面の長径D
2の比D2/D1が1.2以上である扁平な断面形状を
有する該ガラス繊維の粉末を5−150重量部配合して
なることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物を要旨とする
ものである。
Description
るガラス繊維の粉末を補強材として使用した熱可塑性樹
脂組成物に関し、詳しくは、曲げ強度、曲げ弾性率、ア
イゾッド衝撃強度等の機械的物性に優れ、樹脂の流れ方
向の成型収縮率と樹脂の流れに直角な方向の成型収縮率
をほぼ等しくし(収縮率の異方性が少ない)、且つ収縮
率の異方性及び収縮率が小さく、寸法安定性が著しく良
好で、熱変形温度が高く、成型品の表面の凹凸、ざらつ
き、補強材の浮き等の無い外観の良い成型品を得るのに
好適な扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末を補強
材として使用した熱可塑性樹脂組成物に関する。
強度等の機械的物性に優れ、且つ収縮率の異方性及び収
縮率が小さく、寸法安定性が著しく良好で、熱変形温度
が高く、成型品の表面の凹凸、ざらつき、補強材の浮き
等の無い外観の良い成型品を得ることを目的として、ガ
ラスフレーク、通常の円形断面形状を有するガラス繊維
の粉末であるガラスミルドファイバー、ガラス繊維(ガ
ラス繊維の粉末を除く)、ガラスフレーク及び/又はガ
ラスミルドファイバーとガラス繊維(ガラス繊維の粉末
を除く)との混合物を補強材として使用した熱可塑性樹
脂組成物が広く用いられている。
フレークを補強材として用いた熱可塑性樹脂組成物より
得られた成型品は、収縮率の異方性が少なく、線膨脹係
数の異方性も少ないためにそりがなく、成型品の表面の
凹凸、ざらつき、補強材の浮きが少ないために外観が良
い等の利点があるが、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾッ
ド衝撃強度等の機械的物性が要求される分野への適用に
は問題があり、収縮率及び線膨脹係数についても十分で
ない。
いた熱可塑性樹脂組成物より得られた成型品は、収縮率
の異方性が十分でなく、又線膨脹係数の異方性も十分で
ないので、そりがないことを要求される分野には問題が
あり、機械的物性向上のために、補強材を多く充填する
と、成型品の表面の凹凸、ざらつき、補強材の浮きが発
生するため外観が十分でない。
補強材として用いた熱可塑性樹脂組成物より得られた成
型品は、ガラス繊維の充填量が増すにつれて、曲げ強
度、曲げ弾性率、アイゾッド衝撃強度等の機械的物性、
収縮率が向上する反面、材料の異方性が大きくなる。例
えば、寸法安定性について言えば、線膨脹係数・成型収
縮率ともに成型時の樹脂の流動方向については、小さく
できるが、流動方向に対し直角の方向については、ガラ
ス繊維の充填量を増しても小さくならないため、実際の
製品の寸法安定性としては不充分であり、ゲート位置等
の金型設計及び製品設計上、大きな制約を受ける。
た成型品の異方性を低減するため、ガラスフレーク、ガ
ラスミルドファイバー等比較的異方性の小さい補強材を
ガラス繊維(ガラス繊維の粉末を除く)と併用して添加
する方法が知られているが、その方法では流動方向の線
膨脹係数・成型収縮率が大きくなるため、結果として直
角方向の差が小さくなるのであって、成型品の寸法安定
性のレベルとしては、依然として問題が残る。さらに成
型品の表面の凹凸、ざらつき、補強材の浮きが発生する
ため外観も十分でない。事務機器、特に複写機、ファク
シミリ用として機械的物性(ボルト等の締め付け。機械
の重量を支える。振動しにくい。)が高く、外観が良好
で、特に線膨脹係数(環境温度による寸法変化の少ない
こと)・成型収縮率(設計寸法と成型品の寸法との誤差
を小さくし、成型品の寸法のバラツキを小さくする)な
どの寸法安定性が流動方向・直角方向ともに極めて優れ
た熱可塑性樹脂組成物はない。
題を解決するために鋭意検討を行った結果、扁平な断面
形状を有するガラス繊維の粉末を補強材として使用した
熱可塑性樹脂組成物より得られた成型品は、曲げ強度、
曲げ弾性率、アイゾッド衝撃強度等の機械的物性に優
れ、樹脂の流れ方向の成型収縮率と樹脂の流れに直角な
方向の成型収縮率をほぼ等しくし(収縮率の異方性が少
ない)、且つ収縮率を低下させる等の寸法安定性が著し
く良好で、熱変形温度が高く、成型品の表面の凹凸、ざ
らつき、補強材の浮き等の無い外観の良い成型品が得ら
れることを見出し、本発明に到達した。即ち、本発明
は、熱可塑性樹脂100重量部に対しガラス繊維の断面
の短径D1に対する該ガラス繊維の断面の長径D2の比
D2/D1が1.2以上である扁平な断面形状を有する
該ガラス繊維の粉末を5−150重量部配合してなるこ
とを特徴とする熱可塑性樹脂組成物を要旨とするもので
ある。
の粉末に使用されるガラス繊維の断面の短径D1に対す
るガラス繊維の断面の長径D2の比D2/D1は断面の
顕微鏡写真から実寸を測定することにより求める。又本
発明の0.75×D2ミクロン以上で2×D2ミクロン
以下の長さのガラス繊維の粉末の重量%及び2×D2ミ
クロン超過で3×D2ミクロン以下の長さのガラス繊維
の粉末の重量%は画像処理により粉末の長さのヒストグ
ラムを作成し、重量に変換することにより求める。
の粉末に使用される扁平な断面形状を有するガラス繊維
の断面の短径D1に対するガラス繊維の断面の長径D2
の比D2/D1は1.2以上であることが必要である。
D2/D1が1.2未満の場合、成型品の収縮率・線膨
脹係数の異方性が十分でないために、そりの問題が発生
し、成型品の表面の凹凸、ざらつき、補強材の浮きが発
生するため外観が悪化する。好ましいD2/D1は5.
0−30.0である。特に好ましくは、D2/D1が
5.0−10.0であり、更に好ましくは、D2/D1
が10.0−20.0である。D2/D1が極端に大き
い場合、樹脂等との混合、成形等でガラス繊維の粉末に
加わる荷重により粉末が破細され、成型品の強度が減少
する場合がある。
の粉末に使用される扁平な断面形状を有するガラス繊維
の太さについては任意であるが、ガラス繊維の断面の短
径D1が0.5−25ミクロン、ガラス繊維の断面の長
径D2が0.6−300ミクロンであることが好まし
い。細すぎる場合、ガラス繊維の紡糸が困難な場合があ
り、太すぎる場合、樹脂との接触面積の減少等により成
型品の強度が減少する場合がある。
の粉末に使用される扁平な断面形状を有するガラス繊維
は、特公平3−59019号公報、特公平4−1330
0号公報、特公平4−32775号公報及び特願平4−
326677号、特願平4−353561号等を用いて
製造することができる。特に、底面に多数のオリフィス
を有するオリフィスプレートにおいて、複数のオリフィ
ス出口を囲み該オリフィスプレート底面より下方に延び
る凸状縁を設けたオリフィスプレート又は単数又は複数
のオリフィス孔を有するノズルチップの外周部先端から
下方に延びる複数の凸状縁を設けた異形断面ガラス繊維
紡糸用ノズルチップを用いて製造された扁平な断面形状
を有するガラス繊維が好ましい。ガラス繊維の組成は、
任意であるが、溶融ガラスよりガラス繊維化が可能な組
成が良く、好ましい組成として、Eガラス組成、Cガラ
ス組成、Sガラス組成、耐アルカリガラス等をあげるこ
とができる。ガラス繊維の引張り強度は、任意である
が、290kg/mm2 以上が好ましい。
扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末は、上述の手
法により得られた扁平な断面形状を有するガラス繊維を
粉砕することにより得られる。粉砕機については、特に
制限はなく、公知の粉砕機例えばボールミル粉砕機、フ
レットミル粉砕機等を用いることができる。本発明の扁
平な断面形状を有するガラス繊維の粉末に含まれるガラ
ス繊維の長さ及び含有重量%は任意であるが、好ましい
ガラス繊維の長さ及び含有重量%は、少なくとも0.7
5×D2ミクロン以上で2×D2ミクロン以下の長さの
ガラス繊維の粉末を5−60重量%及び2×D2ミクロ
ン超過で3×D2ミクロン以下の長さのガラス繊維の粉
末を1−30重量%含むことである。0.75×D2ミ
クロン以上で2×D2ミクロン以下の長さのガラス繊維
の重量%及び2×D2ミクロン超過で3×D2ミクロン
以下の長さのガラス繊維の重量%が少なすぎる場合、成
型品の曲げ強度等の機械的特性の低下の問題が起きる場
合がある。0.75×D2ミクロン以上で2×D2ミク
ロン以下の長さのガラス繊維の重量%及び2×D2ミク
ロン超過で3×D2ミクロン以下の長さのガラス繊維の
重量%が多すぎる場合、成型品の収縮率の異方性が大き
くなり、そりの問題が起きる場合がある。
平な断面形状を有するガラス繊維の粉末のアスペクト比
(ガラス繊維の長さ〓/ガラス繊維の断面の長径D2)
は任意であるが、好ましいアスペクト比は、1−50
で、特に好ましくは2−10である。アスペクト比が小
さすぎる場合、成型品の引張り強度等の機械的特性の低
下の問題が起きる場合がある。アスペクト比が大きすぎ
る場合、成型品の線膨脹係数、成型収縮率等の異方性の
問題が起きる場合がある。なお、アスペクト比は、画像
処理により平均繊維長を測定し、断面の顕微鏡写真より
断面の長径D2を測定することにより得た。
扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末の断面形状は
任意であるが、図1−(2)に示す如く、充填効率が良
い形状が好ましく、特に図1−(3)に示す如く凸部が
凹部に嵌まり込むような断面形状が好ましい。
の粉末に使用される扁平な断面形状を有するガラス繊維
は、例えば、γーメタクリルオキシプロピルトリメトキ
シシラン、γーグリシドキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γーアミノプロピルトリエトキシシラン等のシラン
カップリング剤等で表面処理されていることが望まし
く、付着量は、ガラス繊維重量の0.01重量%以上と
することが好ましい。さらに必要に応じて、脂肪酸アミ
ド化合物、シリコーンオイル等の潤滑剤、第4級アンモ
ニウンム塩等の帯電防止剤、エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂等の被膜形成能を有する樹脂、被膜形成能を有する樹
脂と熱安定剤、難燃剤等を併用したもの等によって表面
処理されたものを用いることもできる。本発明の熱可塑
性樹脂組成物のガラス繊維の粉末は、粉末を顆粒化して
用いることもできる。
扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末は、一般にク
ラフト紙にポリビニルが被覆された紙袋やドラム缶等に
詰められて入手される。使用時、ガラス繊維の粉末の包
装体を開封し、その全量を供給用ホッパーに投入した
り、又は包装体より一部を取出して計量してホッパーに
投入する方式で使用される。例えば、ナイロン、飽和ポ
リエステル、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリ
フェニレンオキサイド、ポリフェニレンンサルファイ
ド、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリプロピレン、
ポリエチレン、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂100重量
部に対し扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末を5
−150重量部配合したものをペレット化したり、2種
以上の樹脂をアロイ化した樹脂、上述の樹脂に熱安定
材、難燃剤等を添加したもの100重量部に対し扁平な
断面形状を有するガラス繊維の粉末を5−150重量部
配合したものをペレット化したりして使用される。扁平
な断面形状を有するガラス繊維の粉末が5重量部未満の
場合、本発明の熱可塑性樹脂組成物から得られた成型品
の機械的物性が十分でなく、150重量部超過の場合、
扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末の浮きにより
外観が悪くなる。熱可塑性樹脂100重量部に対し、好
ましい扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末は10
−100重量部で、特に、好ましい扁平な断面形状を有
するガラス繊維の粉末は15−80重量部である。又、
本発明の扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末の効
果を損なわない程度に他の補強材、例えば、ガラスフレ
ーク、通常の円形断面形状を有するガラス繊維の粉末で
あるガラスミルドファイバー、ガラス繊維、クレイ、タ
ルク、等の無機材料の補強材、炭素繊維、アラミド繊
維、ナイロン繊維等の有機材料の補強材、セラミク材料
の補強材、金属材料の補強材等と併用して使用すること
もできる。
脂としては、ナイロン、飽和ポリエステル、ポリカーボ
ネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキサイド、
ポリフェニレンンサルファイド、ポリ塩化ビニル、ポリ
スチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン等が好まし
く、特に、ナイロン、飽和ポリエステル、ポリカーボネ
ート等が好ましい。
断面形状を有するガラス繊維の粉末は、従来の円形断面
にくらべ、比表面積が大きいので、ガラス繊維と樹脂と
の間の全接着力が大きく熱可塑性樹脂組成物から得られ
た成型品の機械的物性が向上する。さらに、ガラス繊維
の粉末の断面の凸部が他のガラス繊維の粉末の凹部に嵌
まり込むような相互配置、ブロックを並べて積むような
相互配置等を取り得る結果、補強材の充填量の増大が可
能となり、上述の全接着力の増大による熱可塑性樹脂組
成物から得られた成型品の機械的物性が向上と相俟って
成型品の曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾッド衝撃強度等
の機械的物性を著しく向上させる。断面の凸部が他のガ
ラス繊維の粉末の凹部に嵌まり込むような相互配置は、
粉末である故、自由度が高く繊維状のものより取りやす
いと思われる。又、扁平な断面形状を有するために、異
方性に関しては、ガラスフレークのような効果を示し、
成型品の収縮率の異方性が少なく、線膨脹係数の異方性
も少ないためにそりがなく、成型品の表面の凹凸、ざら
つき、補強材の浮きが少ないために外観が良い。
に説明する。
ィスを有するオリフィスプレートにおいて、複数のオリ
フィス出口を囲み該オリフィスプレート底面より下方に
延びる凸状縁を設けたオリフィスプレートを用いてガラ
ス繊維の断面の短径D1に対するガラス繊維の断面の長
径D2の比D2/D1が2.0であり、短径が13ミク
ロンの扁平な断面形状を有するガラス繊維を得、これを
アスペクト比(ガラス繊維の長さ〓/ガラス繊維の断面
の長径D2)が3.0になるように粉砕し、扁平な断面
形状を有するガラス繊維の粉末を得た。得られた粉末及
び市販のガラスミルドファイバー(繊維径13ミクロ
ン、アスペクト比4.0)をそれぞれ20重量%、30
重量%、40重量%、50重量%、60重量%及び70
重量%をナイロンー6(東レ(株)製、品名アミランC
M1001)に添加し、エクストルーダーを用いてシリ
ンダー温度270℃で溶融混合した。得られたナイロン
ー6組成物をチップ化し、射出成形機を用いて成形温度
270℃、成形サイクルを一次圧(油圧:700kg/
cm2 )、及び冷却時間20秒とし、型温度90℃で厚
さ1/4インチ、幅1/2インチ、長さ5インチの板状
体(A1)及び厚さ1/24インチ、3インチ角の板状
体(A2)とを成形した。得られた成形品A1は、AS
TM−D−790に準拠して曲げ強度及び曲げ弾性率を
測定した。A2を用い、A2表面に樹脂の流動方向(縦
方向)及び直角方向(横方向)に付けられたマーク間の
距離を三次元寸法測定装置を用いて測定し、金型の実際
の寸法との比率から収縮率を算出した。結果を表1に示
す。
フィス孔を有するノズルチップの外周部先端から下方に
延びる複数の凸状縁を設けた異形断面ガラス繊維紡糸用
ノズルチップを用いて製造した、ガラス繊維の断面の短
径D1に対するガラス繊維の断面の長径D2の比D2/
D1が15.3であり、短径が9.8ミクロンの扁平な
断面形状を有するガラス繊維を粉砕し、アスペクト比
(ガラス繊維の長さ〓/ガラス繊維の断面の長径D2)
が2.0の扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末を
得た。得られた粉末及び市販のガラスフレーク(平均厚
さ4ミクロン、平均粒径40ミクロン)をそれぞれ70
重量%を飽和ポリエステル(ポリプラスチックス(株)
製、品名ジュラネックス2000)に添加し、エクスト
ルーダーを用いてシリンダー温度270℃で溶融混合し
た。得られた飽和ポリエステル組成物をチップ化し、射
出成形機を用いて成形温度270℃、成形サイクルを一
次圧(油圧:800kg/cm2 )、及び冷却時間20
秒とし、型温度100℃で厚さ1/4インチ、幅1/2
インチ、長さ5インチの板状体(A1)及び厚さ1/2
4インチ、3インチ角の板状体(A2)とを成形した。
得られた成形品A1は、ASTM−D−256に準拠し
てアイゾッド衝撃強度を測定し、ASTM−D−790
に準拠して曲げ強度及び曲げ弾性率を測定した。A2を
用い、実施例1と同様の方法にて収縮率(縦方向及び横
方向)を測定した。結果を表2に示す。
の長径D2の比D2/D1が1.4であり、短径D1が
11.5ミクロン、長径D2が16.1ミクロンの扁平
な断面形状を有するガラス繊維を、ボールミル粉砕機に
て粉砕し、12ミクロン以上で32.2ミクロン以下の
長さのガラス繊維の粉末を43重量%、32.2ミクロ
ン超過で48.3ミクロン以下の長さのガラス繊維の粉
末を18重量%、12ミクロン未満の長さのガラス繊維
の粉末を29重量%及び48.3ミクロン超過の長さの
ガラス繊維の粉末を10重量%含む扁平な断面形状を有
するガラス繊維の粉末を得た。得られた粉末及び市販の
ガラスミルドファイバー(繊維径10ミクロン、アスペ
クト比3.5)をそれぞれ20重量%、30重量%、4
0重量%及び50重量%をポリカーボネート樹脂(帝人
化成(株)製、品名パンライトL1250J)に添加
し、エクストルーダーを用いてシリンダー温度300℃
で溶融混合した。得られた飽和ポリエステル組成物をチ
ップ化し、射出成形機を用いて成形温度300℃、成形
サイクルを一次圧(油圧:1200kg/cm2 )、及
び冷却時間25秒とし、型温度120℃で厚さ1/4イ
ンチ、幅1/2インチ、長さ5インチの板状体(A1)
及び厚さ1/24インチ、3インチ角の板状体(A2)
とを成形した。得られた成形品A1は、アイゾッド衝撃
強度及び熱変形温度の測定に供し、A2は、変形量及び
外観の測定に供した。変形量は、A2をフラットな定盤
の上に置いて、A2の変形の最大(定盤とA2との隙間
の最大値)を変形量として測定し、外観は目視により9
段階(A、A−B、B、B−C、C、C−D、D、D−
E、E)評価(Aが最も良好でEが最も悪い)した。結
果を表3に示す。
の繊熱可塑性樹脂組成物から得られた成型品は、曲げ強
度、曲げ弾性率、アイゾッド衝撃強度等の機械的物性が
著しく優れていると共に、成型品の収縮率等の異方性が
少なく、機械的物性と収縮率等の異方性とのバランスが
極めて優れているので、機械的強度、寸法精度、外観等
が要求される事務機器、特に複写機、ファクシミリ用と
して好適に使用できる。
面形状を有するガラス繊維の粉末の例を示す斜視図であ
る。
Claims (9)
- 【請求項1】 熱可塑性樹脂100重量部に対しガラス
繊維の断面の短径D1に対する該ガラス繊維の断面の長
径D2の比D2/D1が1.2以上である扁平な断面形
状を有する該ガラス繊維の粉末を5−150重量部配合
してなることを特徴とする熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項2】 前記ガラス繊維の断面の短径D1が0.
5−25ミクロンであり、前記ガラス繊維の断面の長径
D2が0.6−300ミクロンである前記ガラス繊維の
粉末を配合してなる請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項3】 少なくとも、0.75×D2ミクロン以
上で2×D2ミクロン以下の長さの前記ガラス繊維の粉
末を5−60重量%及び2×D2ミクロン超過で3×D
2ミクロン以下の長さの前記ガラス繊維の粉末を1−3
0重量%含む前記ガラス繊維の粉末を配合してなる請求
項2記載の熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項4】 前記ガラス繊維の断面の短径D1に対す
る前記ガラス繊維の断面の長径D2の比D2/D1が
5.0−30.0である前記ガラス繊維の粉末を配合し
てなる請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項5】 前記ガラス繊維の断面の長径D2の両端
にほぼ同じ大きさのふくらみ部を持つ前記ガラス繊維の
粉末を配合してなる請求項1記載の熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項6】 前記ガラス繊維の断面がほぼ矩形である
前記ガラス繊維の粉末を配合してなる請求項1記載の熱
可塑性樹脂組成物 - 【請求項7】 前記ガラス繊維の断面が前記ほぼ矩形で
あり前記ほぼ矩形の短辺が円弧である前記ガラス繊維の
粉末を配合してなる請求項6記載の熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項8】 前記ガラス繊維の断面の短径D1に対す
る前記ガラス繊維の断面の長径D2の比D2/D1が
5.0−10.0である前記ガラス繊維の粉末を配合し
てなる請求項4記載の熱可塑性樹脂組成物 - 【請求項9】 前記ガラス繊維の断面の短径D1に対す
る前記ガラス繊維の断面の長径D2の比D2/D1が1
0.0−20.0である前記ガラス繊維の粉末を配合し
てなる請求項4記載の熱可塑性樹脂組成物
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---|---|---|---|
JP18216993A JP3564710B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末を補強材とする熱可塑性樹脂組成物 |
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JP18216993A JP3564710B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末を補強材とする熱可塑性樹脂組成物 |
Publications (2)
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JPH0718186A true JPH0718186A (ja) | 1995-01-20 |
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JP18216993A Expired - Fee Related JP3564710B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 扁平な断面形状を有するガラス繊維の粉末を補強材とする熱可塑性樹脂組成物 |
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JP (1) | JP3564710B2 (ja) |
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