JPH07292155A - 樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 補強材を配合して、成形収縮率の異方性が小
さく、かつ強度，剛性，耐熱性等の物性改善効果に優
れ、しかも諸物性の異方性の小さい成形品を製造するこ
とができる樹脂組成物を提供する。 【構成】 樹脂の補強材として、薄片状二酸化チタン粒
子を配合する。その薄片状粒子は、平均の大きさ１〜１
００μｍ，厚さ０．０１〜２μｍ，アスペクト比３０以
上である粒子形態を有する。樹脂中の配合量は２〜５０
重量％である。所望により、各種無機顔料等の添加材を
配合することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車部品、事務機器
部品、家電製品部品、建築・住宅関連部材等の成形材料
として有用な、強度、剛性、耐熱性、寸法安定性等にす
ぐれた樹脂組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂成形品の強度，剛性，耐熱性等の諸
物性の改良のために樹脂に強化材を配合した複合強化プ
ラスチックについては多くの提案がなされている。その
強化材として最も一般的に使用されている補強材はガラ
ス繊維であるが、このほか天然鉱物であるタルクやマイ
カが補強作用を有することも知られており、また合成無
機化合物であるチタン酸カリウム繊維を補強材とし、あ
るいは二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）繊維を補強材として配
合して諸特性を改善するようにした樹脂組成物も提案さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ガラス繊維は樹脂中に
配合されて高い補強効果を示すが、樹脂の成形加工過程
の繊維の配向に因る成形収縮率の異方性が強いため、成
形品に反り変形を生じ易く、また強度，剛性等の物性の
異方性も大きい。タルクやマイカ等は、配向による異方
性の比較的少ない補強材ではあるが、これを樹脂の補強
材として適用する場合に最も問題となるのは、その結晶
層内に含まれているＫイオンやＮａイオンと樹脂との反
応が生起することであり、殊に樹脂がポリカーボネート
やポリエチレンテレフタレート等である場合の反応によ
る樹脂の変質・劣化（所謂アルカリ・アタック）は顕著
で、補強材としての使用は事実上不可能である。合成無
機化合物繊維であるチタン酸カリウム繊維も、その結晶
中に含まれるＫイオンが遊離するため、樹脂の補強材と
して適用する場合は、上記のアルカリアタックの問題が
ある。二酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）はアリカリ金属元素を
含まないので、上記チタン酸カリウム等と異なってアル
カリアタックを懸念せずに樹脂中に配合することがで
き、特開平１−１１３４６５号公報には、その二酸化チ
タンとして、長軸１μｍ以上，短軸０．０２〜０．６μ
ｍ，軸比３以上のウィスカ状繊維を補強材として配合し
た樹脂組成物、およびその物性改善効果について開示さ
れている。しかし、ウィスカ状の二酸化チタン繊維を配
合した樹脂組成物は、その成形品の物性の異方性等の点
で、なお改善すべき余地がある。本発明は上記に鑑み、
アルカリアタックの問題を付随しない二酸化チタンを補
強材とし、より効果的にその補強作用を発揮させ、かつ
より異方性の少ない成形品の製造を可能とする改良され
た樹脂組成物を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の樹脂組成物は、
樹脂中に、平均の大きさ１〜１００μｍ、厚さ０．０１
〜２μｍ、アスペクト比３０以上である薄片形状の二酸
化チタン粒子が２〜５０重量％配合されていることを特
徴としている。本発明の樹脂組成物の補強材として配合
される薄片状二酸化チタン粒子の形状について、平均の
大きさとは、薄片状粒子の最長さしわたし径（以下「長
さ」ともいう）と最短さしわたし径（以下「幅」ともい
う）の和を２で除した値、厚さとは、薄片状粒子の最厚
部の厚さであり、アスペクト比は「長さ（最長さしわた
し径）／厚さ」の比である。

【０００５】

【作用】上記薄片状二酸化チタン粒子を補強材として配
合した本発明の樹脂組成物は、補強材の薄片形状効果と
して、ガラス繊維やウィスカ状二酸化チタンを使用した
樹脂組成物と異なって、成形加工過程での配向が少な
く、従って成形収縮性の異方性が著しく小さく、またそ
の形状効果として、これらの繊維を使用した樹脂組成物
に匹敵する強度，剛性，耐熱性等の諸物性の改善効果が
得られ、しかもその物性の異方性も大きく改善される。

【０００６】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明の樹脂組成物の補強材として配合される薄片状二酸
化チタン粒子は、平均の大きさ１〜１００μｍ，厚さ
０．０１〜２μｍ，アスペクト比３０以上の薄片形態を
有している。平均の大きさを１〜１００μｍに限定して
いるのは、これより粗大なサイズでは、樹脂中に均一に
混練分散させることが困難となり、逆に細か過ぎると、
樹脂組成物の増粘傾向が大きくなり、射出成形等の成形
性が低下するからであり、厚さを０．０１〜２μｍの範
囲としているのは、それより薄いと、混練中に粒子が破
損し易く、薄片形状の保持が困難となり、それより厚肉
となると成形品の表面平滑性の低下等をきたすからであ
る。また、粒子の「最長さしわたし径／厚さ」の比をア
スペクト比と定義し、その値を３０以上と規定したの
は、これにより薄片粒子の形態的特徴として樹脂の補強
効果を十分に発現させることができるからである。上記
粒子の「最長さしわたし径／最小さしわたし径」（以下
「長さ／幅」比）は特に限定されないが、その値が過大
になると、成形加工時の粒子の配向とそれに伴う成形収
縮率や物性の異方性が大きくなるので、その比は１０以
下であるのが適当であり、より好ましくは６以下であ
る。

【０００７】なお、二酸化チタンには、周知のとおりル
チル型とアナターゼ型とがあり、温度約８５０℃を超え
る温度域ではアナターゼ型からルチル型に相変化し、熱
的安定性の点からはルチル型が有利ではあるが、アナタ
ーゼ型であっても、温度約８５０℃までは安定であるの
で、マトリックス樹脂がエンジニアリングプラスチック
や、スーパーエンジニアリングプラスチックであって
も、補強材としての機能は十分に確保される。従って、
本発明の薄片状粒子の二酸化チタンは、アナターゼ型お
よびルチル型、あるいは両者の混合体のいずれであって
もよい。

【０００８】薄片状二酸化チタン粒子が配合されるマト
リックス樹脂は、ポリエチレン，ポリスチレン，ポリプ
ロピレン等の熱可塑性汎用樹脂、エポキシ樹脂，フェノ
ール樹脂，メラミン樹脂，シリコーン樹脂等の熱硬化性
汎用樹脂、ポリアミド，ポリアセタール，ポリカーボネ
ート，ポリフエニレンオキシド，ポリブチレンテレフタ
レート，ポリエチレンテレフタレート等のエンジニアリ
ングプラスチック、ポリサルホン，ポリエーテルサルホ
ン，ポリフエニレンサルフアイド，ポリイミド等のスー
パーエンジニアリングプラスチック等の各種樹脂が使用
される。

【０００９】薄片状二酸化チタン粒子の配合割合は、樹
脂の材種や目的とする成形品の用途・要求性能により厳
密ではないが、組成物中、約２〜５０重量％を占める量
が適当である。２重量％に満たない配合量では補強効果
が乏しく、他方５０重量％を越えると、配合量の割りに
その効果の増加が少なくなるほか、樹脂中に均一に混練
することの困難や、射出成形時の溶融粘度の増大による
成形性の低下等をきたすからである。

【００１０】上記薄片状二酸化チタン粒子は、マトリッ
クス樹脂との接着性の向上等を目的として、所望により
シラン系カップリング剤（アミノシラン、ビニルシラ
ン、エポキシシラン、メタアクリロキシラン、メルカプ
トキシラン等）、あるいはチタネート系カップリング剤
（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、ジ
（ジオクチルパイロホフエート）エチレンチタネート
等）による表面処理が施されて樹脂中に配合される。

【００１１】本発明の樹脂組成物は、補強材である薄片
状二酸化チタン粒子と共に、目的とする成形品の使途に
応じた着色を行うために、無機顔料（酸化物、クロム酸
塩、けい酸塩等）、有機顔料（アゾレーキ、アゾイッ
ク、銅フタロシアニン等）、染料（イソジゴレツド、セ
リトンピンク、オイルレッド等）、またはカーボンブラ
ック等が、必要に応じ常法に従つて適量配合される。更
に、薄片状二酸化チタン粒子の配合効果を損なわない範
囲内で、適宜の添加剤、例えば熱安定剤として、ステア
リン酸カルシウム等の金属石けん、エポキシ化合物、亜
リン酸エステル、カルシウム，バリウム，亜鉛，マグネ
シウム等の水酸化物、炭酸塩等、結晶性改良剤（結晶核
剤）として、テレフタル酸、珪そう土等の適量を必要に
応じて添加することができ、また他材種の強化繊維を複
合使用することも排除されない。

【００１２】本発明の樹脂組成物の製造は常法に従つて
行われる。例えば二軸スクリュー押出機を使用し、押出
機の上流端で樹脂を投入し、樹脂が溶融した時点で薄片
状二酸化チタン粒子（および必要に応じて配合される添
加剤等）をサイドフィードにより加えて混練した後、押
出し、水冷、カッティングを行ってペレットとして製造
する。別法として、樹脂と薄片状二酸化チタン粒子、お
よび添加剤等をブレンダーで混合し、混練押出機で混練
し押出した後、水冷しカッティングする工程を採用して
もよい。本発明の樹脂組成物の成形加工は、射出成形
法、押出成形法、圧縮成形法等の通常の成形法を適用し
て行えばよく、薄片状二酸化チタン粒子の配合効果とし
て、成形加工時の配向とそれに伴う成形収縮率の異方性
が少なく、強度、剛性、耐衝撃性、耐熱性等にすぐれ、
諸物性の等方性の良好な成形品が得られる。

【００１３】

【実施例】

〔Ｉ〕樹脂組成物の調製 二軸スクリュー押出機により、マトリックス樹脂に補強
材を配合して混練押出しを行い、ペレット化する。使用
した樹脂および補強材は次のとおりである。補強材はい
ずれもシラン系カップリング剤（日本ユニカー（株）製
アミノシラン「Ａ−１１００」）で表面処理したものを
使用した。補強材 （ｉ）薄片状二酸化チタン粒子〔（株）クボタ製「ＴＸ
ＡＸ−ＳＴ」〕 平均の大きさ：２５μｍ〔長さ（平均）：４０μｍ，幅
（平均）：１０μｍ），厚さ（平均）：０．５μｍ，ア
スペクト比：８０。長さ／幅（平均）：４。 （ii）ガラス繊維〔日本硝子繊維（株）製「チョップド
ストランドＲＥＳ０３−ＴＰ６０」〕 繊維径：１１μｍ、長さ：３ｍｍ。 (iii)ウィスカ状二酸化チタン〔石原産業（株）製「タ
イペークＦＴＬ−２００」〕 平均繊維長：３μｍ，平均繊維径：０．２μｍ，樹脂 ポリカーボネート樹脂〔帝人化成（株）製「パンライト
Ｌ1250」）

【００１４】〔ＩＩ〕樹脂組成物の成形加工 上記ペレットを射出成形に付し供試成形品を得た。 シリンダ温度： ２６０℃ 金型温度 ： ６０℃ 射出圧力 ： ７００ｋｇｆ／ｃｍ² 射出保圧時間： ５秒

【００１５】〔ＩＩＩ〕物性測定 各供試成形品についてＡＳＴＭ規格に準拠して諸物性を
測定した（引張試験片：直径220 mm，厚さ3.2 mmの円盤
状成形品から調製、曲げ試験片および熱変形試験片：直
径127 mm，厚さ6.4 mmの円盤状成形品から調製、成形収
縮率の測定：直径127 mm，厚さ3.2 mmの円盤状成形品使
用) 。表１に各供試成形品の組成、および物性（成形流
動方法と直角方向）の測定結果を示す。表中、「補強
材」欄の「ＦＴ」は薄片状二酸化チタン粒子、「ＷＴ」
はウィスカ状二酸化チタン、「諸物性」欄のカツコ内は
ＡＳＴＭ規格の規格番号を表している。「熱変形温度」
は182 ＫＰａの曲げ荷重下の変形温度である。

【００１６】表１に示したように、薄片状二酸化チタン
粒子を補強材として配合した発明例の樹脂組成物を使用
して得られる成形品（No.1およびNo.2）は、成形流動方
向と直角方向との成形収縮率が極めて小さく、かつ補強
効果として高強度，高剛性，および高耐熱性等の改良さ
れた諸特性を有し、かつ補強材の配向による影響は小さ
く等方性に優れている。これに対し、供試材No.12 はガ
ラス繊維を配合した効果として、高い強度や剛性等を有
してはいるが、繊維配向による成形収縮率の異方性や、
強度等の物性の異方性が大きく、またウィスカ状二酸化
チタンを配合した供試材No.13 は、ガラス繊維を使用し
た供試材No.12 に比し、成形収縮率や諸物性の異方性は
軽減されてはいるものの、発明例の改善効果に及ばな
い。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【発明の効果】薄片状二酸化チタン粒子を補強材として
含有する本発明の樹脂組成物は、成形収縮率の異方性が
小さいので、成形品の反り変形等が少なく、良好な寸法
精度が得られる。また補強効果として高強度, 高剛性,
高耐熱変形性等を有し、それらの諸特性の等方性にも優
れている。むろん、薄片状二酸化チタンは、マイカやチ
タン酸カリウム繊維等と異なってカリウムを含まないの
で、耐アルカリ性に乏しい樹脂（ポリカーボネート樹
脂，ポリエチレンテレフタレート樹脂等）を使用して樹
脂組成物を調製する場合にも、樹脂の分解・変質の懸念
がなく、補強効果による改良された諸特性を有する成形
品を成形することができる。従つて、本発明の樹脂組成
物は、自動車部品（例えば、ワンピースイストルメント
パネル，フラスターリッド，エアコングリル，サンシェ
ード等の内装品，ベントルーパ，ハブキャップ，ボイル
カバー，ラジエータグリル等の外装品）をはじめ、各種
の家電製品や事務機器類等のケーシング，ハウジングお
よび内部部品、建築・住宅関連部材、その他種々の機械
部品、構造部材等の成形材料として有用である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂中に、平均の大きさ１〜１００μ
   ｍ、厚さ０．０１〜２μｍ、アスペクト比３０以上の薄
   片状二酸化チタン粒子が２〜５０重量％配合されている
   ことを特徴とする樹脂組成物。