JPH07188555A

JPH07188555A - 樹脂組成物および成形体

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Publication number: JPH07188555A
Application number: JP33282093A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kobayashi; 和彦小林; Norio Shimasaki; 周夫嶋▲さき▼; Atsushi Ishio; 敦石王
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２０〜７０重量
％、（Ｂ）ウィスカ−状ホウ酸アルミニウム強化材１〜
２０重量％および（Ｃ）非繊維状無機充填材２９〜７９
重量％からなる混合物を溶融混練することにより得るこ
とを特徴とする樹脂組成物および該樹脂組成物を射出成
形することにより得られる表面平滑性の優れた成形体。【効果】本発明のＰＰＳ樹脂組成物およびその成形品は
耐熱性、強度、剛性、耐衝撃性、寸法安定性、成形加工
性および表面平滑性などの特性を満足するものであり、
これにより優れたランプリフレクター用材料を提供する
ことが可能になった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐熱性、強度、耐衝撃
性、剛性、寸法安定性、成形加工性の優れたポリフェニ
レンスルフィド樹脂（以下ＰＰＳ樹脂と略す）組成物お
よび該樹脂組成物を射出成形して得られる表面平滑性の
優れた成形体に関するものであり、さらに詳しくはＰＰ
Ｓ樹脂、ウィスカー状ホウ酸アルミニウム強化材および
非繊維状無機充填材の特定量からなる混合物を溶融混練
して得られる上記特性を有する樹脂組成物および成形体
に関するものであり、表面平滑性が要求される用途、と
りわけランプリフレクター用に適した成形体に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品、特にエンジンルーム内の部
品や電装部品、機能部品などが金属からプラスチックに
徐々に代替されてきていることはよく知られていること
である。これはプラスチックが金属に比べて軽量であ
り、製品のデザインの自由度が大きく、しかももともと
複数の部品を一体成形することにより、生産性の向上が
可能となることがおもな理由である。機能部品の代表的
なものの一つにランプリフレクターがある。ランプリフ
レクターは従来主に不飽和ポリエステルＢＭＣなどの熱
硬化性樹脂あるいはアルミニウム製のものが使用されて
いる。熱硬化性樹脂製リフレクターはアルミニウム製に
比べれば軽量であるが、現状では比重が２．０を越える
ため、一層の軽量化が求められており、また熱硬化性樹
脂に特有の成形品後処理作業の煩雑さ、粉塵などによる
作業環境汚染などの問題があり、熱可塑性樹脂材料への
転換が求められている。ＰＰＳ樹脂は耐熱性、剛性、寸
法安定性にすぐれ、充填材との親和性がよく、成形加工
性も良好であることからランプリフレクター用材料とし
てポテンシャルが高く、これまでにも軽量化を目的にＰ
ＰＳと特定の中空充填材を組み合わせた組成物を射出成
形して得られるランプリフレクター（例えば特開平３−
２０８２０１号公報）、表面平滑性強度向上を目的にＰ
ＰＳと特定径の繊維状強化材を組み合わせた組成物を射
出成形して得られるランプリフレクター（例えば特開平
４−３３４８０１号公報）などが提案されている。更に
ＰＰＳとアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩のウ
ィスカーおよび鉱物質充填材からなる成形用混和物を用
いて成形したランプリフレクター（例えば特開平４−２
２７９６２号公報）も提案されている。

【０００３】しかしこれら従来技術では射出成形時の樹
脂の流れ方向とその垂直方向の成形収縮率の差に起因す
る成形品そりや強度、剛性の不足、後加工工程における
アルミニウム蒸着膜との密着性不足などの問題があり、
これらの改良が強く求められているのが現状である。一
方電気・電子部品の封止を目的としてＰＰＳ樹脂とウィ
スカー状ホウ酸アルミニウム強化材を配合した組成物を
用いる技術も開示されている（例えば特開平４−１５３
２６４号公報）が、ここでは熱伝導性と耐ワレ性のすぐ
れた樹脂組成物としてＰＰＳとウィスカー状ホウ酸アル
ミニウムからなる組成物が示されているのみであり、本
発明のように更に第３成分として非繊維状無機充填材を
加えることにより、強度、寸法安定性、表面平滑性のす
ぐれた組成物が得られることについては何ら示されてお
らず、ましてこうして得られた組成物のランプリフレク
ター用途への応用については全く示されていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は耐熱
性、強度、耐衝撃性、剛性、寸法安定性、成形加工性の
優れた熱可塑性樹脂組成物および該樹脂組成物を射出成
形して得られる表面平滑性の優れた成形体を得ることを
課題とする。

【０００５】この課題解決のために鋭意検討した結果、
ＰＰＳ樹脂とウィスカー状ホウ酸アルミニウム強化材お
よび非繊維状無機充填材を特定の割合で溶融混練して得
られる樹脂組成物および該組成物を溶融射出成形して得
られる成形体が上記特性を十分満足するものであること
を見出し、本発明に到達した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、
（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２０〜７０重量
％、（Ｂ）ウィスカー状ホウ酸アルミニウム強化材１〜
２０重量％および（Ｃ）非繊維状無機充填材２９〜７９
重量％からなる混合物を溶融混練することにより得るこ
とを特徴とする樹脂組成物および該樹脂組成物を射出成
形することにより得られる表面平滑性の優れた成形体で
ある。

【０００７】本発明で使用する（Ａ）ＰＰＳ樹脂とは、
構造式（Ｉ）で示される繰り返し単位を

【化１】７０モル％以上、より好ましくは９０モル％以上を含む
重合体であり、上記繰り返し単位が７０モル％未満で
は、耐熱性が損なわれるので好ましくない。またＰＰＳ
樹脂はその繰り返し単位の３０モル％未満を、下記の構
造式を有する繰り返し単位で構成することが可能であ
る。

【０００８】

【化２】

【０００９】本発明で用いられるＰＰＳ樹脂の溶融粘度
は、溶融混練が可能であれば特に制限はないが、通常５
０〜２０，０００ポアズ（３２０℃、剪断速度１０ｓｅ
ｃ^-1）のものが使用される。

【００１０】かかるＰＰＳ樹脂は通常公知の方法すなわ
ち特公昭４５−３３６８号公報に記載される比較的分子
量の小さな重合体を得る方法あるいは特公昭５２−１２
２４０号公報や特開昭６１−７３３２号公報に記載され
る比較的分子量の大きな重合体を得る方法などによって
製造できる。本発明において上記のように得られたＰＰ
Ｓ樹脂を空気中加熱による架橋／高分子量化、有機溶
媒、熱水、酸水溶液などによる洗浄、酸無水物基、エポ
キシ基、アミノ基、イソシアネート基などの官能基含有
化合物による活性化など種々の処理を施した上で使用す
ることももちろん可能である。

【００１１】本発明で用いられる（Ｂ）ウィスカー状ホ
ウ酸アルミニウム強化材とは一般式ｎＡｌ₂Ｏ₃・ｍＢ
₂Ｏ₃（代表的には９Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｂ₂Ｏ₃）で表さ
れるウィスカ−であり、その平均繊維径は０．３〜１．
２μｍ、平均繊維長は１０〜４０μｍのものである。ウ
ィスカー状ホウ酸アルミニウムの合成方法としてはＡｌ
₂Ｏ₃とＨ₃ＢＯ₃またはＢ₂Ｏ₃の混合物を２０００
℃以上の温度で溶融させた後冷却して繊維を成長させる
溶融法、１０００〜１４００℃で気体状態のＡｌＦ₃と
Ｂ₂Ｏ₃の中に水蒸気を通過させて繊維を析出させる気
相法、１０００℃以上の温度でＡｌ₂Ｏ₃およびＢ₂Ｏ
₃を発生する原料にアルカリ金属の塩化物、硫酸塩、炭
酸塩を加えて１０００〜１２００℃に加熱してウィスカ
ーを成長させるフラックス法などがあるが、本発明にお
いてはいずれの方法で製造されたウィスカー状ホウ酸ア
ルミニウムも用いることができる。

【００１２】本発明において強化材として上記ウィスカ
ー状ホウ酸アルミニウムを用いることは極めて重要であ
る。なぜなら強化材として従来公知のガラス繊維や炭素
繊維を用いると補強効果は大きく、成形品に十分な耐熱
性、強度、耐衝撃性などを与え得るが、現在市場で入手
可能な上記繊維はいずれもその繊維径が３μｍ以上と大
きいためにこれらを多少なりとも含む樹脂組成物を射出
成形して得られる成形品の表面平滑性は十分ではなく、
ランプリフレクターのごとく特に高い表面平滑性が求め
られる用途に適用することは困難である。また従来公知
のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩のウィスカ
ーを用いるとその小さな繊維径ゆえに良好な表面平滑性
を有する成形品を与え得るが、補強効果は不十分であ
り、ランプリフレクターのごとく近傍の光源から発せら
れる熱に晒されてもその形状、強度を保持することが求
められる用途においては耐熱性、強度が不足する。すな
わち従来公知のアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属
塩のウィスカーよりも硬度、強度、弾性率が高く、しか
もガラス繊維や炭素繊維よりも繊維径が細いウィスカー
状ホウ酸アルミニウムを用いることによってはじめて耐
熱性、強度、耐衝撃性、剛性、寸法安定性、成形加工性
および表面平滑性の優れた成形品を得ることができるの
である。

【００１３】本発明において使用される（Ｃ）非繊維状
充填材は材料の寸法安定性向上のために必要な成分であ
り、その具体例としては、セリサイト、カオリン、マイ
カ、クレー、ベントナイト、アスベスト、タルク、アル
ミナシリケートなどの珪酸塩、アルミナ、酸化珪素、酸
化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化
鉄などの金属化合物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、ドロマイトなどの炭酸塩、硫酸カルシウム、硫酸バ
リウムなどの硫酸塩、ガラス・ビーズ、セラミックビー
ズ、チッ化ホウ素、炭化珪素、燐酸カルシウムおよびシ
リカなどが挙げられ、これらは中空であってもよく、さ
らにはこれら充填材２種類以上併用することも可能であ
る。これら非繊維状充填材の中でも本発明において特に
好ましく用いられるものはクレー、カオリン、炭酸カル
シウム、炭酸マグネシウム、ドロマイトである。また、
これら非繊維状充填材をシラン系あるいはチタネート
系、アルミニウム系などのカップリング剤で予備処理し
て使用することは、機械的強度などの面からより好まし
い。

【００１４】本発明の樹脂組成物における各成分の配合
割合はＰＰＳ樹脂２０〜７０重量％、ウィスカー状ホウ
酸アルミニウム強化材１〜２０重量％および非繊維状無
機充填材２９〜７９重量％の範囲であり、ＰＰＳ樹脂２
５〜５０重量％、ウィスカー状ホウ酸アルミニウム強化
材２〜１０重量％および非繊維状無機充填材４８〜７３
重量％の範囲であることが好ましい。上記配合割合にお
いてのみランプリフレクターに要求される耐熱性、強
度、剛性、耐衝撃性、寸法安定性、成形加工性および表
面平滑性のすべての特性を満足する樹脂組成物およびそ
の成形体が得られるのである。例えばウィスカー状ホウ
酸アルミニウム強化材の配合量が１重量％に満たないと
耐熱性、強度、耐衝撃性などが不足し、逆に配合量が２
０重量％を越えると組成物を射出成形して得られる成形
体の表面平滑性が低下するとともに流動性が低下し、溶
融成形加工が困難になる。また非繊維状無機充填材配合
量が２９重量％に満たないと耐熱性、寸歩安定性が不足
し、逆に配合量が７９重量％を越えると流動性が低下
し、溶融成形加工が困難になり、表面平滑性の低下が著
しくなる。

【００１５】本発明のＰＰＳ樹脂組成物には、本発明の
目的を損なわない範囲で、酸化防止剤および熱安定剤
（たとえばヒンダードフェノール、ヒドロキノン、ホス
ファイト類およびこれらの置換体など）、紫外線吸収剤
（たとえばレゾルシノール、サリシレート、ベンゾトリ
アゾール、ベンゾフェノンなど）、滑剤および離型剤
（モンタン酸およびその塩、そのエステル、そのハーフ
エステル、ステアリルアルコール、ステアラミド、ポリ
エチレンおよびポリエチレンワックスなど）、染料（た
とえばニグロシンなど）および顔料（たとえば硫化カド
ミウム、フタロシアニン、カーボンブラックなど）を含
む着色剤、可塑剤、難燃剤、難燃助剤、帯電防止剤など
の通常の添加剤や他の熱可塑性樹脂（たとえばポリアミ
ド、ポリスルホン、四フッ化ポリエチレン、ポリフェニ
レンエ−テル、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミ
ド、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエーテルスル
ホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレン、ポ
リスチレン、ポリプロピレン、ＡＢＳ樹脂、ポリエステ
ル、ポリアミドエラストマ、ポリエステルエラストマな
どの樹脂）を添加して、所定の特性を付与することがで
きる。

【００１６】本発明のＰＰＳ樹脂組成物には本発明の効
果を損なわない範囲で、機械的強度およびバリ等の成形
性などの改良を目的として、γ−グリシドキシプロピル
トリメトキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリエ
トキシシラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシ
ル）エチルトリメトキシシラン、γーメルカプトプロピ
ルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエ
トキシシラン、γーウレイドプロピルトリエトキシシラ
ン、γーウレイドプロピルトリメトキシシランおよびγ
ー（２−ウレイドエチル）アミノプロピルトリメトキシ
シラン、γーイソシアナトプロピルトリエトキシシラ
ン、γーイソシアナトプロピルトリメトキシシラン、γ
ーイソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、γー
イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、γーイ
ソシアナトプロピルエチルジメトキシシラン、γーイソ
シアナトプロピルエチルジエトキシシラン、γーイソシ
アナトプロピルトリクロロシラン、γーアミノプロピル
トリメトキシシラン、γーアミノプロピルトリエトキシ
シランなどの有機シラン化合物を添加することができ
る。

【００１７】本発明のＰＰＳ樹脂組成物は十分な混練力
を有する溶融混練機を用いて溶融混練により製造するこ
とが簡便、かつ所期の特性を発現し得る点から適してい
る。溶融混練には公知の方法を用いることができ、たと
えばバンバリーミキサー、ゴムロール機、ニーダー、単
軸もしくは二軸押出機などを用い、２７０〜３８０℃の
温度で溶融混練して組成物とすることができる。原料の
混合順序には特に制限はなく、ＰＰＳ樹脂、ウィスカー
状ホウ酸アルミニウムおよび非繊維状充填材の３者をド
ライブレンドした後、上述の方法などで溶融混練する方
法、あるいはＰＰＳ樹脂、非繊維状充填材およびウィス
カー状ホウ酸アルミニウムのうちの２者をドライブレン
ドして溶融混練した後、これと残る１者を溶融混練する
方法を用いることも可能である。

【００１８】かくして得られる本発明のＰＰＳ樹脂組成
物を射出成形することにより、表面平滑性の優れた成形
体を得ることができる。この成形体は表面平滑性、寸法
安定性、耐熱性、強度、耐衝撃性、成形加工性に優れる
のでこれらの特性を活かして種々の電気、電装、自動車
などの部品とすることができ、特にランプリフレクター
基体として有用であり、アルミニウム等の金属蒸着をす
ることにより、極めて実用的なランプリフレクターを得
ることができる。この金属蒸着の際、蒸着膜の成形体へ
の密着性を向上する目的で成形体の表面に予めプライマ
塗装、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理
を施すことももちろん可能である。

【００１９】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳述す
る。なお実施例および比較例に記された特性は次の方法
で測定した。

【００２０】（１）成形品の比重：水中置換法（２）成形収縮率：８０×８０×３ｍｍの角板を射出成
形し、その流れ方向と垂直方向の成形収縮率を金型原寸
に対して測定した。

【００２１】（３）曲げ強度：ＡＳＴＭＤ７９０（４）熱変形温度：ＡＳＴＭＤ６４８（５）アイゾット衝撃強度：ＡＳＴＭＤ２５６（６）表面平滑性：８０×８０×３ｍｍの角板の表面の
光沢度を携帯用鮮明度光沢度計ＰＧＤ−IV（日本色彩研
究所、東京光電（株）製）を用いて測定した。この数値
が高いほど表面が平滑で反射像が鮮明である。

【００２２】参考例１（ポリフェニレンスルフィドの合
成法）ＰＰＳ−１：オートクレーブに硫化ナトリウム３．２６
Ｋｇ（２５モル、結晶水４０％を含む）、水酸化ナトリ
ウム４ｇ、酢酸ナトリウム三水和物０．４１Ｋｇ（約３
モル）およびＮＭＰ７．９Ｋｇを仕込み、撹拌しながら
徐々に２０５℃まで昇温し、水１．３６Ｋｇを含む留出
水約１．５リットルを除去した。残留混合物に１，４−
ジクロロベンゼン３．７５Ｋｇ（２５．５モル）および
ＮＭＰ２Ｋｇを加え、２６５℃で３．７時間加熱した。
反応生成物を７０℃の温水で５回洗浄し、８０℃で２４
時間減圧乾燥して、溶融粘度約４００ポアズ（３１０
℃、剪断速度１０００秒^−１）の粉末状ポリフェニレン
スルフィド（ＰＰＳ−１）約２Ｋｇを得た。

【００２３】ＰＰＳ−２：オートクレーブに硫化ナトリ
ウム３．２６Ｋｇ（２５モル、結晶水４０％を含む）、
水酸化ナトリウム４ｇ、酢酸ナトリウム三水和物１．１
９Ｋｇ（約８．８モル）およびＮＭＰ７．９Ｋｇを仕込
み、撹拌しながら徐々に２０５℃まで昇温し、水１．３
６Ｋｇを含む留出水約１．５リットルを除去した。残留
混合物に１，４−ジクロロベンゼン３．７５Ｋｇ（２
５．５モル）およびＮＭＰ２Ｋｇを加え、２６５℃で３
時間加熱した。反応生成物を７０℃の温水で５回洗浄
し、８０℃で２４時間減圧乾燥して、溶融粘度約６００
ポアズ（３１０℃、剪断速度１０００秒^−１）の粉末状
ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ−２）約２Ｋｇを得
た。

【００２４】また、ＰＰＳ−３としては東レ（株）製、
Ｍ２９００を使用した。

【００２５】実施例１ＰＰＳ樹脂（ＰＰＳ−１）４０重量％、ウィスカー状ホ
ウ酸アルミニウム（四国化成（株）製”アルボレック
ス”ＹＳ−１）３重量％および炭酸カルシウム５７重量
％をヘンシェルミキサーでドライブレンドした後、３２
０℃のシリンダー温度に設定したスクリュー式２軸押出
機により溶融混練後ペレタイズした。得られたペレット
を乾燥後射出成形機を用いて、シリンダー温度３２０
℃、金型温度１５０℃の条件で射出成形することによ
り、所定の特性評価用試験片および乗用車用ヘッドライ
ト用ランプリフレクター基体成形品を得た。得られた試
験片について行なった測定結果を表１にまとめて示す。
ここで得られた樹脂組成物は強度、耐熱性に優れ、しか
も極めて優れた表面平滑性を有し、自動車用ランプリフ
レクター用として好適なものであった。また、ランプリ
フレクター基体成形品については脱脂後紫外線照射処理
を施した後真空蒸着法によってアルミニウム蒸着を行な
った。ここで得られたランプリフレクターは良好な表面
性と密着性を有する実用価値の高いものであった。

【００２６】

【表１】

【００２７】比較例１ウィスカー状ホウ酸アルミニウムを配合せず、炭酸カル
シウムの配合量を６０重量％とした以外は実施例１と全
く同様に溶融混練、射出成形および特性評価を実施し
た。ここで得られた樹脂組成物は熱変形温度が低く、強
度も不十分であり、さらにこのものを射出成形して得ら
れたランプリフレクター基体成形品についても実施例１
と同様に真空蒸着法によってアルミニウム蒸着を行なっ
たが、その形状に歪みが出るなど特性不十分であった。

【００２８】比較例２ウィスカー状ホウ酸アルミニウムおよび炭酸カルシウム
の配合量を各々２５、３５重量％とした以外は実施例と
全く同様に溶融混練、射出成形および特性評価を実施し
た。ここで得られた樹脂組成物は射出成形品の表面平滑
性が著しく劣っており、ランプリフレクター用として適
するものではなかった。

【００２９】比較例３ウィスカー状ホウ酸アルミニウムの代わりに繊維径９μ
ｍのガラス繊維を用いた以外は実施例１と全く同様に溶
融混練、射出成形および特性評価を実施した。ここで得
られた樹脂組成物は耐熱性、強度などは十分であるもの
の、このものを射出成形して得られたランプリフレクタ
ー基体成形品について実施例１と同様に真空蒸着法によ
ってアルミニウム蒸着を行なったところ、射出成形品の
表面平滑性が著しく劣っており、ランプリフレクター用
として適するものではなかった。

【００３０】実施例２〜６ＰＰＳ樹脂、ウィスカー状ホウ酸アルミニウムおよび無
機充填剤の種類および配合比を表２に示すように種々変
えて実施例と同様に溶融混練、射出成形および所定の特
性評価を実施した。結果を表１に示す。ここで得られた
樹脂組成物およびその射出成形品はいずれも耐熱性、強
度、剛性、耐衝撃性、寸法安定性、成形加工性および表
面平滑性などの特性を満足するものであった。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明のＰＰＳ樹脂組成物およびその成
形品は耐熱性、強度、剛性、耐衝撃性、寸法安定性、成
形加工性および表面平滑性などの特性を満足するもので
あり、これにより優れたランプリフレクター用材料を提
供することが可能になった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｋ 503:04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２０
〜７０重量％、（Ｂ）ウィスカー状ホウ酸アルミニウム
強化材１〜２０重量％および（Ｃ）非繊維状無機充填材
２９〜７９重量％からなる混合物を溶融混練することに
より得ることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】（Ａ）ポリフェニレンスルフィド樹脂２０
〜７０重量％、（Ｂ）ウィスカー状ホウ酸アルミニウム
強化材１〜２０重量％および（Ｃ）非繊維状無機充填材
２９〜７９重量％からなる混合物を溶融混練して得られ
る樹脂組成物を射出成形することにより得られる成形
体。
【請求項３】請求項２記載の成形体がランプリフレクタ
ー用である請求項２記載の成形体。