JPH07238189A - 繊維強化熱可塑性組成物及びその製造方法 - Google Patents

繊維強化熱可塑性組成物及びその製造方法

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JPH07238189A
JPH07238189A JP6885894A JP6885894A JPH07238189A JP H07238189 A JPH07238189 A JP H07238189A JP 6885894 A JP6885894 A JP 6885894A JP 6885894 A JP6885894 A JP 6885894A JP H07238189 A JPH07238189 A JP H07238189A
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秀夫 栗原
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】従来の問題を解決し、耐衝撃性とともに剛性や
強度、耐クリープ性にも優れ且つ比重の小さな組成物を
提供する。 【構成】ポリオレフィン100重量部、ゴム状ポリマー
10〜400重量部、及び熱可塑性ポリアミド10〜4
00重量部からなる組成物であって、ポリオレフィンと
ゴム状ポリマーがマトリックスを形成しており、その中
に当該熱可塑性ポリアミドが微細な繊維状に分散してい
る組成物に関する。この組成物においては、熱可塑性ポ
リアミドの微細な繊維は、ポリオレフィン及びゴム状ポ
リマーとグラフト結合している。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ゴムとポリオレフィン
からなる組成物であって、微細な繊維で強化されたもの
及びその製造方法に関する。 【0002】 【従来の技術】ポリプロピレンやエチレン・プロピレン
共重合体等のポリオレフィンは、自動車のバンパーや内
装材、及び家電製品の外装や部品等に広く利用されてい
る。これらのポリオレフィンにおいては、耐衝撃性を向
上させるためにEPDM等のゴム状ポリマーをブレンド
することが多い。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリオ
レフィンにゴム状ポリマーをブレンドすると、剛性、強
度が低くなるとともに、降伏応力が低下し耐クリープ性
が悪くなるという問題があった。 【0004】従来は、ポリオレフィンにゴム状ポリマー
とともに、ガラス繊維や無機充填剤をブレンドすること
により、剛性や強度、耐クリープ性の改善を図ってき
た。しかし、ブレンドするガラス繊維や無機充填剤の量
を増やすと、得られる成形品の外観が悪くなる上、成形
品が重くなるという問題もあった。本発明は、これらの
問題を解決し、耐衝撃性とともに剛性や強度、耐クリー
プ性にも優れ且つ比重の小さな組成物を提供することを
目的とする。 【0005】 【課題解決のための手段】本発明は、(a)ポリオレフ
ィン、(b)ガラス転移温度が0℃以下のゴム状ポリマ
ー、(c)主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマ
ー、からなる組成物であって、(1)(a)成分と
(b)成分からなるマトリックス中に(c)成分が微細
な繊維として分散しており、(2)(a)成分、(b)
成分、及び(c)成分の各成分が相互に結合している、
繊維強化熱可塑性組成物及びその製造法に関する。 【0006】本発明の繊維強化熱可塑性組成物は、
(a)ポリオレフィン、(b)ガラス転移温度が0℃以
下のゴム状ポリマー、及び(c)主鎖中にアミド基を有
する熱可塑性ポリマーを主要な構成成分とし、(a)成
分と(b)成分からなるマトリックス中に、(c)成分
の殆どが微細な繊維として分散しているという構造を有
している。そして、上記(c)成分の微細繊維は、
(a)成分及び/又は(b)成分と、その界面で結合し
ている。 【0007】以下、本発明の繊維強化熱可塑性組成物の
(a)成分、(b)成分、及び(c)成分について説明
する。 【0008】(a)成分は、ポリオレフィンであって、
80〜250℃の範囲の融点のものが好ましい。又、5
0℃以上、特に好ましくは50〜200℃のビカット軟
化点を有するものも用いられる。このようなものとして
は、C〜Cのオレフィンの単独重合体や共重合体、
及び、C〜Cのオレフィンとスチレンやクロロスチ
レン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物との
共重合体、C〜Cのオレフィンと酢酸ビニルとの共
重合体、C〜Cのオレフィンとアクリル酸或いはそ
のエステルとの共重合体、C〜Cのオレフィンとメ
タアクリル酸或いはそのエステルとの共重合体、及びC
〜Cのオレフィンとビニルシラン化合物との共重合
体が好ましく用いられるものとして挙げられる。具体的
には、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、エチレン・プロピレンブロック共
重合体、エチレン・プロピレンランダム共重合体、線状
低密度ポリエチレン、ポリ4−メチルペンテン−1、ポ
リブテン−1、ポリヘキセン−1、エチレン・酢酸ビニ
ル共重合体、エチレン・ビニルアルコール共重合体、エ
チレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メ
チル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、
エチレン・アクリル酸プロピル共重合体、エチレン・ア
クリル酸ブチル共重合体、エチレン・アクリル酸2−エ
チルヘキシル共重合体、エチレン・アクリル酸ヒドロキ
シエチル共重合体、エチレン・ビニルトリメトキシシラ
ン共重合体、エチレン・ビニルトリエトキシシラン共重
合体、エチレン・ビニルシラン共重合体、エチレン・ス
チレン共重合体、及びプロピレン・スチレン共重合体、
等がある。又、塩素化ポリエチレンや臭素化ポリエチレ
ン、クロロスルホン化ポリエチレン等のハロゲン化ポリ
オレフィンも好ましく用いられる。これらのポリオレフ
ィンになかで特に好ましいものとしては、高密度ポリエ
チレン、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレ
ン・プロピレンブロック共重合体、エチレン・プロピレ
ンランダム共重合体、線状低密度ポリエチレン、ポリ4
−メチルペンテン−1、エチレン・酢酸ビニル共重合
体、及びエチレン・ビニルアルコール共重合体が挙げら
れ、中でも、メルトフローインデックスが0.2〜50
g/10分の範囲のものが最も好ましいものとして挙げ
られる。これらのポリオレフィンは1種のみ用いてもよ
く、2種以上を組み合わせてもよい。 【0009】次に(b)成分について説明する。(b)
成分は、ゴム状ポリマーであってガラス転移点温度が0
℃以下のものであり、より好ましくはガラス転移点温度
が−20℃以下のものである。 【0010】このようなものとしては、天然ゴム、イソ
プレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン・ブタジエンゴ
ム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム、ブチルゴム、
塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、ニトリル・クロ
ロプレンゴム、ニトリル・イソプレンゴム、アクリレー
ト・ブタジエンゴム、ビニルピリジン・ブタジエンゴ
ム、ビニルピリジン・スチレン・ブタジエンゴム、スチ
レン・クロロプレンゴム、スチレン・イソプレンゴム、
カルボキシル化スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシ
ル化アクリロニトリル・ブタジエンゴム、スチレン・ブ
タジエンブロック共重合体、スチレン・イソプレンブロ
ック共重合体、カルボキシル化スチレン・ブタジエンブ
ロック共重合体、カルボキシル化スチレン・イソプレン
ブロック共重合体等のジエン系ゴム、エチレン・プロピ
レンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン三元共重合
体、エチレン・ブテンゴム、エチレン・ブテン・ジエン
三元共重合体、塩素化ポリエチレン、クロロスルホン化
ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、等のポ
リオレフィン系エラストマー、アクリルゴム、エチレン
アクリルゴム、ポリ塩化三フッ素化エチレン、フッ素ゴ
ム、水素添加NBR等の、ポリメチレン型の主鎖を有す
るゴム、エピクロロヒドリン重合体、エチレンオキシド
・エピクロロヒドリン・アリルグリシジルエーテル共重
合体、プロピレンオキシド・アリルグリシジルエーテル
共重合体等、主鎖に酸素原子を有するゴム、ポリフェニ
ルメチルシロキサン、ポリジメチルシロキサン、ポリメ
チルエチルシロキサン、ポリメチルブチルシロキサン等
のシリコンゴム、ニトロソゴム、ポリエステルウレタ
ン、ポリエーテルウレタン等、主鎖に炭素原子の他窒素
原子及び酸素原子を有するゴム、等が挙げられる。又、
これらのゴムをエポキシ変性したものや、シラン変性、
或いはマレイン化したものも好ましく用いられる。 【0011】次に(c)成分について説明する。(c)
成分は、主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマーで
あって融点135〜350℃の範囲のものが用いられ、
中でも融点160〜265℃の範囲のものが好ましい。 【0012】かかるポリマーとしては、熱可塑性ポリア
ミド及び尿素樹脂が挙げられる。これらの内、押し出し
及び延伸によって強靭な繊維を与えるという理由から、
熱可塑性ポリアミドが好ましいものとして挙げられる。 【0013】熱可塑性ポリアミドとしては、ナイロン
6、ナイロン66、ナイロン6−ナイロン66共重合
体、ナイロン610、ナイロン612、ナイロン46、
ナイロン11、ナイロン12、ナイロンMXD6、キシ
リレンジアミンとアジピン酸との重縮合体、キシリレン
ジアミンとピメリン酸との重縮合体、キシリレンジアミ
ンとスペリン酸との重縮合体、キシリレンジアミンとア
ゼライン酸との重縮合体、キシリレンジアミンとセバシ
ン酸との重縮合体、テトラメチレンジアミンとテレフタ
ル酸の重縮合体、ヘキサメチレンジアミンとテレフタル
酸の重縮合体、オクタメチレンジアミンとテレフタル酸
の重縮合体、トリメチルヘキサメチレンジアミンとテレ
フタル酸の重縮合体、デカメチレンジアミンとテレフタ
ル酸の重縮合体、ウンデカメチレンジアミンとテレフタ
ル酸の重縮合体、ドデカメチレンジアミンとテレフタル
酸の重縮合体、テトラメチレンジアミンとイソフタル酸
の重縮合体、ヘキサメチレンジアミンとイソフタル酸の
重縮合体、オクタメチレンジアミンとイソフタル酸の重
縮合体、トリメチルヘキサメチレンジアミンとイソフタ
ル酸の重縮合体、デカメチレンジアミンとイソフタル酸
の重縮合体、ウンデカメチレンジアミンとイソフタル酸
の重縮合体、及びドデカメチレンジアミンとイソフタル
酸の重縮合体等が挙げられる。 【0014】これらの熱可塑性ポリアミドの内、特に好
ましいものとしては、ナイロン6、ナイロン66、ナイ
ロン6−ナイロン66共重合体、ナイロン610、ナイ
ロン612、ナイロン46、ナイロン11、及びナイロ
ン12からなる群から選ばれる1種又は2種以上の熱可
塑性ポリアミドが挙げられる。これらの熱可塑性ポリア
ミドは、10,000〜200,000の範囲の分子量
を有していることが好ましい。 【0015】本発明の組成物において、(a)成分と
(b)成分はマトリックスを形成している。このマトリ
ックスは、(b)成分が(a)成分中に島状に分散した
構造を採っていてもよく、又、その逆に(a)成分が
(b)成分中に島状に分散した構造を採っていてもよ
い。そして、(a)成分と(b)成分は互いに界面で結
合していることが好ましい。 【0016】(c)成分は、その殆どが微細な繊維とし
て上記マトリックス中に分散している。具体的には、そ
の70重量%、好ましくは80重量%、特に好ましくは
90重量%以上が微細な繊維として分散している。
(c)成分の繊維は、平均繊維径が1μm以下であるこ
とが好ましく、特に好ましい範囲は0.05〜0.8μ
mの範囲である。アスペクト比(繊維長/繊維径)は1
0以上であることが好ましい。そして、(c)成分は、
(a)成分、(b)成分のいずれとも、界面で結合して
いる。(c)成分と(a)成分及び(b)成分との間の
結合率は0.1〜20%、特に0.5〜10%の範囲が
好ましい。ここで結合率とは、以下のようにして測定し
た値をいう。先ず、(a)成分及び(b)成分のみを溶
解する溶媒例えばキシレン等の中で繊維強化熱可塑性組
成物を還流し、(a)成分及び(b)成分を除去する。
残った(c)成分の繊維を乾燥後秤量し、この重量をW
とする。そして、組成物中の(c)成分の重量Wco
に対する割合W/Wcoを求め、これを結合率とす
る。 【0017】(a)成分、(b)成分、及び(c)成分
の割合は次の通りである。(a)成分100重量部に対
し(b)成分は10〜400重量部の範囲が好ましく、
20〜250重量部の範囲が特に好ましく、50〜20
0重量部の範囲が最も好ましい。(a)成分100重量
部に対する(b)成分の割合が10重量部より少ない
と、耐衝撃性に優れた繊維強化熱可塑性組成物が得られ
ない。一方、(b)成分の割合が400重量部を越える
と、耐クリープ性の悪い、即ち荷重を懸けて一定時間放
置しその後荷重を取り去ったときの残存伸びが大きい組
成物しか得られない。(c)成分は、(a)成分100
重量部に対し10〜400重量部である必要があり、好
ましくは20〜300重量部であり、特に好ましくは5
0〜300重量部である。(c)成分の割合が10重量
部より少ないと、耐クリープ性の悪い組成物しか得られ
ない。一方、(c)成分の割合が400重量部を越える
と、組成物中で微細な繊維として存在する(c)成分の
割合が少なくなり過ぎるので、かかる組成物を射出成形
しても、平滑な表面を有する成形品が得られにくくなる
という問題がある。 【0018】次に、本発明の繊維強化熱可塑性組成物の
製造方法について説明する。本発明の繊維強化熱可塑性
組成物は、以下の工程、即ち、(1)(a)成分と
(b)成分からなるマトリックスを調製する工程、
(2)(c)成分を結合剤で処理する工程、(3)上記
マトリックスと、シラン変性した(c)成分とを溶融、
混練する工程、(4)得られた混練物を、(a)成分の
融点又は(c)成分の融点のいずれか高い温度以上の温
度で押し出しつつ、(a)成分の融点又は(c)成分の
融点のいずれか低い温度より低い温度で延伸及び/又は
圧延する工程、により製造できる。 【0019】先ず、工程(1)について述べる。工程
(1)において、(a)成分と(b)成分からなるマト
リックスを調製する。(a)成分と(b)成分からなる
マトリックスを調製するには、例えば(a)成分を先に
結合剤とともに溶融混練して変性し、これと(b)成分
とを溶融・混練すればよい。又、(a)成分と(b)成
分とを結合剤とともに溶融、混練して変性してもよい。
溶融混練は、樹脂やゴムの混練に通常用いられている装
置で行うことができる。このような装置としては、バン
バリー型ミキサー、ニーダー、ニーダーエキストルーダ
ー、オープンロール、一軸混練機、二軸混練機等が挙げ
られる。これらの装置の中では短時間で且つ連続的に溶
融混練が行える点で二軸混練機が最も好ましい。 【0020】結合剤の量は、(a)成分100重量部に
対し0.1〜2.0重量部の範囲が好ましく、特に好ま
しくは0.2〜1.0重量部の範囲である。結合剤の量
が0.1重量部よりも少ないと、強度の高い組成物が得
られず、シランカップリング剤の量が2.0重量部より
も多いとモジュラスに優れた組成物が得られない。 【0021】結合剤としては、シランカップリング剤、
チタネート系カップリング剤、不飽和カルボン酸、不飽
和カルボン酸誘導体、及び有機過酸化物が用いられる。
又これらの混合物も使用し得る。 【0022】シランカップリング剤としては、ビニルト
リメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニル
トリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリア
セチルシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキ
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−グリシドキシプロピルト
リメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジ
メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエ
トキシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルエチルジエトキ
シシラン、N−β−(アミノエチル)アミノプロピルト
リメトキシシラン、N−β−(アミノエチル)アミノプ
ロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)
アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−β−(ア
ミノエチル)アミノプロピルエチルジメトキシシラン、
N−β−(アミノエチル)アミノプロピルエチルジエト
キシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−〔N−(β−メタクリロキシエチル)−N,N
−ジメチルアンモニウム(クロライド)〕プロピルメト
キシシラン、及びスチリルジアミノシラン等が挙げられ
る。中でも、アルコキシ基等他から水素原子を奪って脱
離し易い基及び/又は極性基とビニル基とを有するもの
が特に好ましく用いられる。 【0023】チタネート系カップリング剤としては、イ
ソプロピルイソステアロイルチタネート、イソプロピル
トリ(N−アミノエチル)チタネート、テトラ(2,2
−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデ
シル)ホスファイトチタネート、ビス(ジオクチルピロ
ホスフェート)オキシアセテートチタネート、イソプロ
ピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルイソス
テアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルジメタ
クロイルジアクリルチタネート、等が挙げられる。 【0024】不飽和カルボン酸及び不飽和カルポン酸誘
導体としては、α,β−不飽和カルボン酸、脂環式不飽
和カルボン酸、アルケニルカルボン酸及びこれらの誘導
体が挙げられる。具体的には、アクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ビニル安息香
酸、ビニルフタル酸、エンドビシクロ(2,2,1)−
5−へプテン2,3−カルボン酸、シスー4−シクロヘ
キセン1,2−カルボン酸、オクタデセニルコハク酸、
及びこれらの無水物、エステル、金属塩等の誘導体が好
ましいものとして挙げられる。 【0025】有機過酸化物としては、1,1−ジ−t−
ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキ
サン、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシシクロヘキサ
ン、2,2−ジ−t−ブチルパーオキシブタン、4,4
−ジ−t−ブチルパーオキシバレリン酸n−ブチルエス
テル、2,2−ビス(4,4−ジ−t−ブチルパーオキ
シシクロヘキサン)プロパン、パーオキシネオデカン酸
2,2,4−トリメチルペンチル、パーオキシネオデカ
ン酸α−クミル、パーオキシネオヘキサン酸t−ブチ
ル、パーオキシピバリン酸t−ブチル、パーオキシ酢酸
t−ブチル、パーオキシラウリル酸t−ブチル、パーオ
キシ安息香酸t−ブチル、パーオキシイソフタル酸t−
ブチル等が挙げられる。中でも、1分半減期温度が、溶
融混練温度ないしこの温度より30℃程高い温度の範囲
であるもの、具体的には1分半減期温度が80〜260
℃程度のものが好ましく用いられる。 【0025】これらの結合剤の内、(a)成分や(b)
成分をゲル化させることが少ない点で、シランカップリ
ング剤が最も好ましい。 【0026】結合剤としてシランカップリング剤を用い
るときは、有機過酸化物を併用することができる。有機
過酸化物を併用することにより、(a)成分の分子鎖上
にラジカルが形成され、このラジカルがシランカップリ
ング剤と反応することにより、(a)成分とシランカッ
プリング剤との間の反応を促進させると考えられる。こ
のときの有機過酸化物の使用量は、(a)成分の量を基
準として、0.01〜1.0重量部/(a)成分100
重量部の範囲が好ましい。 【0027】但し、(b)成分に天然ゴムやポリイソプ
レン、或いはスチレン・イソプレン・スチレンブロック
共重合体を用いるときは、有機過酸化物を用いなくても
よい。天然ゴムやポリイソプレン、及びスチレン・イソ
プレン・スチレンブロック共重合体のようにイソプレン
構造を持つゴムは、混練時にメカノケミカル反応によっ
て主鎖の切断が起こり、主鎖末端に−COO・基を有す
る一種の過酸化物が生成し、これが上記の有機過酸化物
と同様の作用をするものと考えられるからである。 【0028】次に工程(2)について説明する。工程
(2)においては、(c)成分を結合剤で変性する。
(c)成分は只単に結合剤と溶融混練することにより変
性できる。溶融、混練は、樹脂やゴムの混練に通常用い
られている装置、例えばバンバリー型ミキサー、ニーダ
ー、ニーダーエキストルーダー、オープンロール、一軸
混練機、二軸混練機等を用いることができることは、上
記マトリックス調製の場合と同様である。これらの装置
の内では、短時間で且つ連続的に溶融混練が行える点で
一軸混練機や二軸混練機が特に好ましい。 【0029】(c)成分に対する結合剤の割合は、
(c)成分と結合剤の合計量を100重量%としたと
き、0.1〜5.5重量%、好ましくは0.2〜5.5
重量%、特に好ましくは0.2〜3重量%の範囲であ
る。結合剤の量が0.1重量%より少ないと、(a)成
分及び(b)成分との間に強固な結合が形成されず、従
って耐クリープ性に劣る組成物しか得られない。一方、
結合剤の量が5.5重量%より多いと、(c)成分は良
好な微細繊維にならないので、やはり耐クリープ性に劣
る組成物しか得られない。 【0030】(c)成分の変性に用いられる結合剤とし
ては、工程(1)のところで述べたようなもの、即ちシ
ランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、不
飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸誘導体、及び有機過
酸化物が用いられる。結合剤は工程(1)で使用したも
のと同種のものを用いてもよく異なったものを用いても
よい。これらの結合剤の内、(c)成分をゲル化させる
ことが少ない点でシランカップリング剤が最も好まし
い。シランカップリング剤としては、アルコキシ基等、
脱水反応や脱アルコール反応等により(c)成分の−N
HCO−結合の窒素原子と結合を形成し得る基を有する
ものがが挙げられる。かかるシランカップリング剤とし
ては、具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニル
トリエトキシシラン、ビニルトリス(β−メトキシエト
キシ)シラン等のビニルアルコキシシラン、ビニルトリ
アセチルシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−〔N−(β−メタクリロキシエチル)
−N,N−ジメチルアンモニウム(クロライド)〕プロ
ピルメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロピル
トリエトキシシラン、及びスチリルジアミノシラン等が
挙げられる。 【0031】次に、工程(3)について説明する。工程
(3)においては、上記マトリックスと、上記結合剤で
変性した(c)成分を溶融、混練する。この工程におい
て、結合剤で変性した(c)成分を溶融、混練する代わ
りに、結合剤の存在下で(c)成分を溶融、混練しても
よい。 【0032】(a)、(b)、及び(c)各成分を溶融
混練する温度は、(c)成分の融点以上である必要があ
る。又(a)成分が融点を有している場合は、(c)成
分の融点以上であって且つ(a)成分の融点以上の範囲
の温度で溶融混練を行うことが好ましい。本工程におい
て(c)成分の融点よりも低い温度で溶融、混練を行っ
ても、混練物は、(a)成分及び(b)成分からなるマ
トリックス中に(c)成分の微細な粒子が分散した構造
にはならず、従って、かかる混練物を紡糸、延伸して
も、(c)成分は微細な繊維にはなり得ないからであ
る。具体的には、(c)成分の融点乃至この融点より3
0℃高い温度の範囲で実施することが好ましい。 【0033】上記各成分の溶融、混練は、樹脂やゴムの
混練に通常用いられている装置、例えば、バンバリー型
ミキサー、ニーダー、ニーダーエキストルーダー、オー
プンロール、一軸混練機、及び二軸混練機で行うことが
できる。 【0034】次に工程(4)について説明する。工程
(4)において、工程(3)で得られた混練物を、紡糸
口金或いはインフレーションダイ又はTダイから押し出
し、次いでこれを延伸又は圧延する。 【0035】工程(4)においては、紡糸又は押出によ
って、混練物中の(c)成分の微粒子が繊維に変形す
る。従って、紡糸、押出のいずれも(c)成分の融点以
上の温度で実施する必要がある。具体的には、(c)成
分の融点乃至この融点より30℃高い温度の範囲で実施
することが好ましい。この繊維は、それに引き続く延伸
又は圧延によって延伸処理され、より強固な繊維とな
る。従って、延伸及び圧延は(c)成分の融点よりも低
い温度で実施する必要がある。 【0036】工程(4)は、例えば、混練物を紡糸口金
から押し出して紐状乃至糸状に紡糸し、これをドラフト
を掛けつつボビン等に巻き取る等の方法で実施できる。
ここでドラフトを掛けるとは、紡糸口金内速度よりも巻
取速度を高くとることをいう。巻取速度/紡糸口金内速
度の比(ドラフト比)は1.5〜100の範囲とするこ
とが好ましく、2〜50の範囲とすることが特に好まし
い。最も好ましいドラフト比の範囲は3〜30である。 【0037】工程(4)は、この他、紡糸した混練物を
圧延ロール等で連続的に圧延することによっても実施で
きる。更に、混練物をインフレーション用ダイやTダイ
から押し出しつつ、これをドラフトを掛けつつロール等
に巻き取ることによっても実施できる。又、ドラフトを
掛けつつロールに巻き取る代わりに圧延ロール等で圧延
してもよい。 【0038】上記の工程により紐伏、糸状、乃至テープ
状の繊維強化熱可塑性組成物が得られる。これらの繊維
強化熱可塑性組成物は、ペレタイザーにかけてペレット
化してもよいし、そのまま所謂ヤーンプレプリグとして
使用してもよい。 【0039】又、上記の繊維強化熱可塑性組成物を天然
ゴムやジエン系合成ゴム等の加硫可能なゴムと混練する
ことにより、繊維強化ゴムとすることができる。但し、
この場合は、(c)成分の融点より低い温度で混練を行
う必要がある。 【0040】 【発明の作用】工程(1)において(a)成分と(b)
成分とを溶融混練してマトリックスを調製する際、結合
剤にシランカップリング剤を用いた場合、(a)成分と
(b)成分との間には炭素−珪素−炭素結合が形成さ
れ、これにより(a)成分と(b)成分とは、その界面
で結合する。工程(2)において、結合剤としてシラン
カップリング剤を用いて(c)成分を変性すると、シラ
ンカップリング剤により(c)成分中の−NH−から水
素が引き抜かれ、窒素−珪素結合が生成する。 【0041】工程(3)において、結合剤としてシラン
カップリング剤を用いて変性した(c)成分を上記マト
リックスと混練すると、(c)成分と結合したシランカ
ップリング剤は(b)成分のゴム状ポリマーの側鎖や主
鎖と反応し、窒素−珪素−炭素結合が形成される。一
方、(a)成分と(c)成分の間にもシランカップリン
グ剤により、窒素−珪素−炭素結合が生じる。このこと
を下の式1に示す。 【0042】 【式1】 【0043】工程(3)において、(c)成分が、
(a)成分と(b)成分からなるマトリックス中に微粒
子状に分散している混練物が得られる。 【0044】工程(4)において、この混練物を押し出
すと、(c)成分の微粒子は引き延ばされ繊維となる。
そして(c)成分の融点より低い温度で延伸又は圧延す
ることにより、(c)成分の繊維は強固なものになる。 【0045】 【本発明の効果】 【0046】本発明の繊維強化熱可塑性組成物は、ポリ
オレフィンとゴム状ポリマーからなるマトリックス中
に、熱可塑性ポリアミド等からなる微細な繊維が分散し
ており、当該マトリックスと微細な繊維との間には結合
が存在しているが、組成物全体としては熱可塑性であ
る。従って、この繊維強化熱可塑性組成物は、通常の熱
可塑性樹脂と同様に射出成形や押出成形、プレス成形が
できる。そして、耐衝撃性と剛性及び強度に優れるだけ
でなく軽量な成形品が得られる。 【0047】更に、本発明の繊維強化熱可塑性組成物は
ヤーンプリプレグとして用いることができる。この場合
は、ヤーンプリプレグをマット状にしたり、或いは平織
り、簾織り、朱子織り等の織物にしたりし、これをスタ
ンピング成形してもよい。 【0048】又、天然ゴムやポリブタジエンゴム等と混
練することにより、繊維強化ゴムを得ることができる。
この繊維強化ゴムは、ダイスウェルが小さい上、300
%以上にも達する大きな伸びを有し、且つモジュラスも
大きいという特徴を有する。 【0049】 【実施例】以下、実施例及び比較例を示して、本発明に
ついて具体的に説明する。実施例及び比較例において、
繊維強化熱可塑性組成物の物性は以下のようにして測定
した。 密 度: ASTM D1505に準拠して測定 引張弾性率: バイブロンDDV−II型(オリエン
テック社製)にて23℃で複素弾性率を測定し、その値
を用いた。 引張降伏点強度:ASTM D638に準拠して測定 引張破断強度: ASTM D638に準拠して測定 耐クリープ性: 長さLの試料に50kg/cm
荷重を懸け、1時間 後の長さLを
測定し、下記の式を用いて計算した。 耐クリープ性=(L−L)/L×100 (c)成分の分散形状の観察、及び(c)成分の繊維の
平均繊維径:o−ジクロルベンゼンとキシレンの混合溶
媒(容量比50:50)中で100℃で還流して繊維強
化熱可塑性組成物中のポリオレフィン及びゴム状ポリマ
ーを抽出、除去し、残った繊維を電子顕微鏡で観察し
た。 (c)成分が微細な繊維で分散している場合は、(c)
成分の微細な繊維200本について、上記の電子顕微鏡
画像から繊維径を測定し、その平均を求めて平均繊維径
とした。 成 形 性: 180℃でホットプレスででシートを
作製し、シート面の平滑性を目視で観察した。 【0050】〔実施例1〜4〕(a)成分として、ポリ
プロピレン(宇部興産株式会社製、ウベポリプロ JI
09、融点165〜170℃、メルトフローインデック
ス9g/10分)を用い、(b)成分としてEPDM
(日本合成ゴム株式会社製、EP−22)を、(c)成
分としてナイロン6(宇部興産製、宇部ナイロン102
2B、融点215〜220℃ 分子量30,000)を
用いた。(a)成分は、当該(a)成分100重量部に
対し0.5重量部の7−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、及び0.1重量部の4,4−ジ−t−ブ
チルパーオキシバレリン酸n−ブチルエステルと溶融混
練して変性した。(c)成分は、当該(c)成分100
重量部に対し1.0重量部のN−β(アミノエチル)γ
−アミノプロピルトリメトキシシランと溶融混練して変
性した。先ず、上記のようにして変性した(a)成分
を、(b)成分とバンバリー型ミキサーで溶融混練しマ
トリックスを調製した。これを170℃でダンプ後ペレ
ット化した。次いでこのマトリックスと(c)成分を、
240℃に加温した二軸混練機で混練し、混練物をペレ
ット化した。得られた混練物を245℃にセットした一
軸押出機で紐伏に押し出し、ドラフト比10で引き取り
つつペレタイザーでペレット化した。引き取りは常温で
行った。得られたペレットを180℃にセットしたプレ
スでシート状に成形した。このシートは平滑な表面を有
していた。このシートからサンプルを取り、(a)成分
及び(b)成分を除去し、残りの(c)成分について分
散形状を観察したところ、微細な繊維状に分散している
ことが判った。平均繊維径は、0.2〜0.3μの範囲
であった。また、この繊維についてNMRを測定したと
ころ、ナイロン6のピークの他、(a)成分及び(b)
成分に由来するピークが認められた。次いで、残りのシ
ートからダンベル状のサンプルを切り出し、各種物性等
を測定した。引張弾性率は3690〜4612kg/c
の範囲であり、引張強度は79〜190kg/cm
の範囲であり、ナイロンの微細な繊維の割合が増加す
るに従って引張弾性率、引張強度ともに増加した。又引
張降伏応力は示さなかった。耐クリープ性については実
施例1の10%から実施例4の1%の範囲であり、やは
りナイロンの微細な繊維の割合が増加するに従って高い
耐クリープ性を示すことが判った。測定結果を表1に示
す。又、実施例2のサンプルについて応力−伸び曲線を
図1に示す。図2は、(c)成分が微細な繊維として分
散していることを示す電子顕微鏡写真であって、実施例
1のサンプルについてのものである。 【0048】〔比較例1〕(a)成分を実施例1と同様
にして変性し、(b)成分と混練し、マトリックスを調
製した。得られたマトリックスをシート状に成形し、各
種物性等を測定した。その結果、引張弾性率は3611
kg/cmと実施例1のものと余り差は無かったが、
引張強度は68kg/cmと劣っており、又、45k
g/cmの引張降伏応力を示した。耐クリープ性につ
いては、50kg/cmの荷重で150%と、極めて
大きなクリープを示した。物性の測定結果を表1、応力
−伸び曲線を図1に示す。 【0049】〔比較例2〕(c)成分の割合を500重
量部とした以外は、実施例1−4と同様にして混練物を
得、この混練物をドラフトを懸けつつ紐状に押し出し、
ペレット化し、得られたペレットを180℃にセットし
たプレスでシート状に成形したが、物性が測定できるよ
うなシートは得られなかった。このシートについて
(c)成分の分散形状を観察したところ、(c)成分が
フィルム状に分布しているのが見られた。結果を1に示
す。 【0050】〔比較例3〕(a)成分を用いなかった以
外は、実施例1−4と同様にして混練物を得、この混練
物をドラフトを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化し
た。得られたペレットを180℃にセットしたプレスで
シート状に成形し、物性等を測定した。その結果、引張
弾性率は2580kg/cm、引張強度は52kg/
cmであって、いずれも実施例1〜4のものと比較し
て著しく劣っていた。但し、シートから(b)成分のE
PDMを除去した残りの繊維について、電子顕微鏡で形
状を観察したところ、微細な繊維状であって、平均繊維
径は0.3μmであった。測定結果を表1に示す。 【0051】〔実施例5〕(b)成分の割合を200重
量部とし、(c)成分の割合を150重量部とした以外
は、実施例1−4と同様にして混練物を得、これをドラ
フトを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化した。得ら
れたペレットを180℃にセットしたプレスでシート状
に成形し、物性等を測定した。引張弾性率は3090k
g/cm、引張強度は89kg/cmと、(b)成
分のEPDMの割合が200重量部と多くなっているに
も係わらず高い値を示した。又、明確な引張降伏応力を
示さなかった。耐クリープ性も7%と良好な値を示し
た。(c)成分の分散状態を電子顕微鏡で観察したとこ
ろ、微細な繊維状に分散していることが判った。平均繊
維径は0.2μmであった。測定結果を表2に示す。 【0052】〔実施例6〕(b)成分の割合を130重
量部とし、(c)成分の割合を115重量部とした以外
は、実施例1−4と同様にして混練物を得、これをドラ
フトを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化した。得ら
れたペレットを180℃にセットしたプレスでシート状
に成形し、物性等を測定した。引張弾性率は3560k
g/cm、引張強度は100kg/cmであり、明
確な引張降伏応力を示さなかった。耐クリープ性は6%
と良好な値を示した。(c)成分の分散状態を電子顕微
鏡で観察したところ、微細な繊維状に分散していること
が判った。平均繊維径は0.3μmであった。測定結果
を表2に示す。 【0053】〔実施例7〕(b)成分の割合を50重量
部とし、(c)成分の割合を75重量部とした以外は、
実施例1−4と同様にして混練物を得、これをドラフト
を懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化した。得られた
ペレットを180℃にセットしたプレスでシート状に成
形し、物性等を測定した。引張弾性率は4870kg/
cm、引張強度は102kg/cmであり、明確な
引張降伏応力を示さなかった。耐クリープ性は2%と良
好な値を示した。(c)成分の分散状態を電子顕微鏡で
観察したところ、微細な繊維状に分散していることが判
った。平均繊維径は0.3μmであった。測定結果を表
2に示す。 【0054】〔実施例8〕(b)成分に天然ゴム(SM
R−L)を用いた以外は、実施例1−4と同様にして混
練物を得、これをドラフトを懸けつつ紐状に押し出し、
ペレット化した。得られたペレットを180℃にセット
したプレスでシート状に成形し、物性等を測定した。引
張弾性率は4050kg/cm、引張強度は103k
g/cmであり、明確な引張降伏応力を示さなかっ
た。耐クリープ性は4%と良好な値を示した。(c)成
分の分散状態を電子顕微鏡で観察したところ、微細な繊
維状に分散していることが判った。平均繊維径は0.3
μmであった。測定結果を表3に示す。 【0055】〔実施例9〕(b)成分にアクリロニトリ
ル・ブタジエンゴム(日本合成ゴム株式会社製、N52
0)を用いた以外は、実施例1−4と同様にして混練物
を得、これをドラフトを懸けつつ紐状に押し出し、ペレ
ット化した。得られたペレットを180℃にセットした
プレスでシート状に成形し、物性等を測定した。引張弾
性率は4220kg/cm、引張強度は107kg/
cmであり、明確な引張降伏応力を示さなかった。耐
クリープ性は3%と良好な値を示した。(c)成分の分
散状態を電子顕微鏡で観察したところ、微細な繊維状に
分散していることが判った。平均繊維径は0.3μmで
あった。測定結果を表3に示す。 【0056】〔実施例10〕(b)成分にヒドリンゴム
(ダイソー株式会社製、エピクロマーC)を用いた以外
は、実施例1−4と同様にして混練物を得、この混練物
をドラフトを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化し
た。得られたペレットを180℃にセットしたプレスで
シート状に成形し、物性等を測定した。引張弾性率は4
570kg/cm、引張強度は114kg/cm
あり、明確な引張降伏応力を示さなかった。耐クリープ
性は2%と良好な値を示した。(c)成分の分散状態を
電子顕微鏡で観察したところ、微細な繊維状に分散して
いることが判った。平均繊維径は0.3μmであった。
測定結果を表3に示す。 【0057】〔実施例11〕(a)成分として、ポリエ
チレン(宇部興産株式会社製 ウベポリエチF019、
融点107℃、メルトフローインデックス0.9g/1
0分)を用い、(b)成分及び(c)成分については実
施例1と同様のものを用いた。 (a)成分について
は、当該(a)成分100重量部に対し0.5重量部の
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、及び
0.1重量部の4,4−ジ−t−ブチルパーオキシバレ
リン酸n−ブチルエーテルと溶融混練して変性した。
(c)成分の変性は、実施例1と同様にして行った。マ
トリックス及び混練物の調製は、実施例1−4と同様に
して行った。得られた混練物をドラフト比10でドラフ
トを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化した。得られ
たペレットを180℃にセットしたプレスでシート状に
成形し、物性等を測定した。引張弾性率は1910kg
/cm、引張強度は101kg/cmであり、明確
な引張降伏応力を示さなかった。耐クリープ性は10%
であった。(c)成分の分散状態を電子顕微鏡で観察し
たところ、微細な繊維状に分散していることが判った。
平均繊維径は0.2μmであった。測定結果を表4に示
す。 【0058】〔実施例12〕(a)成分として、エチレ
ン・酢酸ビニル共重合体(宇部興産株式会社製 EVA
コポリマー215、ビカット軟化点73℃、メルトフロ
ーインデックス2g/10分)を用いた他は、実施例1
1と同様にして混練物を得、これをドラフトを懸けつつ
紐状に押し出し、ペレット化した。得られたペレットを
180℃にセットしたプレスでシート状に成形し、物性
等を測定した。引張弾性率は1850kg/cm、引
張強度は101kg/cmであり、明確な引張降伏応
力を示さなかった。耐クリープ性は10%であった。
(c)成分の分散状態を電子顕微鏡で観察したところ、
微細な繊維状に分散していることが判った。平均繊維径
は0.3μmであった。測定結果を表4に示す。 【0059】〔比較例4〕(c)成分を用いなかった他
は、実施例11と同様にして混練物を得、これをドラフ
トを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化した。得られ
たペレットを180℃にセットしたプレスでシート状に
成形し、物性等を測定した。引張弾性率は362kg/
cm、引張強度は56kg/cmに過ぎず、実施例
10のサンプルと比較して遙かに劣っていた。又耐クリ
ープ性を測定したところサンプルが破壊してしまった。
測定結果を表4に示す。 【0060】〔比較例5〕(c)成分を用いなかった他
は、実施例12と同様にして混練物を得、これをドラフ
トを懸けつつ紐状に押し出し、ペレット化した。得られ
たペレットを180℃にセットしたプレスでシート状に
成形し、物性等を測定した。引張弾性率は254kg/
cm、引張強度は74kg/cmに過ぎず、実施例
10のサンプルと比較して遙かに劣っていた。又耐クリ
ープ性を測定したところサンプルが破壊してしまった。
測定結果を表4に示す。 【0061】 【表1】 【0062】 【表2】【0063】 【表3】【0064】 【表4】【0065】
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例2及び比較例1の繊維強化熱可塑性組成
物を成形して得られたシートの応力−伸び曲線を示すグ
ラフ 【図2】実施例1の繊維強化熱可塑性組成物中の(c)
成分(ナイロン6)の分散状態を示す電子顕微鏡写真
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 達郎 千葉県市原市五井南海岸8番の1 宇部興 産株式会社千葉研究所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】(a)ポリオレフィン100重量部(b)
    ガラス転移温度が0℃以下のゴム状ポリマー10〜40
    0重量部(c)主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリ
    マー10〜400重量部からなる組成物であって、
    (1)(a)成分と(b)成分から構成されてなるマト
    リックス中に(c)成分が微細な繊維として分散した構
    造を有しており、(2)(a)成分、(b)成分、及び
    (c)成分の各成分が相互に結合している、繊維強化熱
    可塑性組成物。 【請求項2】(a)ポリオレフィン、及び(b)ガラス
    転移温度が0℃以下のゴム状ポリマーから構成されてな
    るマトリックスが、(a)成分中に(b)成分が島状に
    分散した構造を有している請求項第1項に記載の繊維強
    化熱可塑性組成物。 【請求項3】(a)ポリオレフィン、及び(b)ガラス
    転移温度が0℃以下のゴム状ポリマーから構成されてな
    るマトリックスが、(b)成分中に(a)成分が島状に
    分散した構造を有している請求項第1項に記載の繊維強
    化熱可塑性組成物。 【請求項4】(a)ポリオレフィンが、50℃以上の軟
    化点、又は80〜250℃の融点を有する請求項第1項
    乃至第3項のいずれかに記載の繊維強化熱可塑性組成
    物。 【請求項5】(c)主鎖中にアミド基を有する熱可塑性
    ポリマーが、135〜350℃の範囲の融点を有するも
    のである請求項第1項乃至第4項に記載の繊維強化熱可
    塑性組成物。 【請求項7】(1)(a)ポリオレフィンと(b)ガラ
    ス転移温度が0℃以下のゴム状ポリマー、及び結合剤を
    溶融混練し、マトリックスを調製する工程、(2)
    (c)主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマーを上
    記の結合剤と同種または異種の結合剤で処理する工程、
    (3)上記マトリックスと、上記結合剤で処理した
    (c)成分を、(c)成分の融点以上の温度で混練する
    工程、(4)得られた混練物を、(c)成分の融点以上
    の温度で押し出し、当該押し出し物を(c)成分の融点
    より低い温度で延伸及び/又は圧延する工程、からな
    る、特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の
    繊維強化熱可塑性組成物の製造方法。 【請求項8】(1)(a)ポリオレフィンを結合剤で処
    理する工程、(2)上記結合剤で処理した(a)成分と
    (b)ガラス転移温度が0℃以下のゴム状ポリマーを溶
    融混練し、マトリックスを調製する工程、(3)(c)
    主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマーを上記の結
    合剤と同種または異種の結合剤で処理する工程、(4)
    上記マトリックスと、結合剤で処理した(c)成分を、
    (c)成分の融点のいずれか高い温度以上の温度で混練
    する工程、(5)得られた混練物を、(c)成分の融点
    以上の温度で押し出し、当該押し出し物を(c)成分の
    融点より低い温度で延伸及び/又は圧延する工程、から
    なる、特許請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載
    の繊維強化熱可塑性組成物の製造方法。 【請求項9】(1)(a)ポリオレフィンと(b)ガラ
    ス転移温度が0℃以下のゴム状ポリマー、及び結合剤を
    溶融混練し、マトリックスを調製する工程、(2)上記
    マトリックスと、(c)主鎖中にアミド基を有する熱可
    塑性ポリマー、及び結合剤を、(c)成分の融点以上の
    温度で混練する工程、(3)得られた混練物を、(c)
    成分の融点以上の温度で押し出し、当該押し出し物を
    (c)成分の融点より低い温度で延伸及び/又は圧延す
    る工程、からなる、特許請求の範囲第1項〜第6項のい
    ずれかに記載の繊維強化熱可塑性組成物の製造方法。 【請求項10】(1)(a)ポリオレフィンをシランカ
    ップリング剤で変性する工程、(2)上記シランカップ
    リング剤で変性された(a)成分と(b)ガラス転移温
    度が0℃以下のゴム状ポリマーを溶融混練し、マトリッ
    クスを調製する工程、(3)上記マトリックス、(c)
    主鎖中にアミド基を有する熱可塑性ポリマー、及び結合
    剤を、(c)成分の融点以上の温度で混練する工程、
    (4)得られた混練物を、(c)成分の融点以上の温度
    で押し出し、当該押し出し物を(c)成分の融点より低
    い温度で延伸及び/又は圧延する工程、からなる、特許
    請求の範囲第1項〜第6項のいずれかに記載の繊維強化
    熱可塑性組成物の製造方法。
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