JPH0739507B2 - フイラ−充填樹脂組成物 - Google Patents

フイラ−充填樹脂組成物

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JPH0739507B2
JPH0739507B2 JP61268282A JP26828286A JPH0739507B2 JP H0739507 B2 JPH0739507 B2 JP H0739507B2 JP 61268282 A JP61268282 A JP 61268282A JP 26828286 A JP26828286 A JP 26828286A JP H0739507 B2 JPH0739507 B2 JP H0739507B2
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resin
mica powder
powder
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健次 奥野
映 清水
尚之武 堀
敏昭 嶋
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、無機粉体を配合した樹脂組成物に関する。更
に詳しくは比較的小粒径の無機粉体と、粒子の形状が規
定された雲母粉体を配合した樹脂組成物に関するもので
あり、該組成物はその美麗な外観と良好な成形品の寸法
精度およびすぐれた力学的性質を活かして、自動車部
品、電気、電子部品、機械部品、構造部品等において使
用される。
〔従来の技術〕
炭酸カルシウム、タルク、クレー、硫酸バリウム等の無
機粉体は、樹脂用のフイラーとして熱可塑性樹脂、熱硬
化性樹脂の両分野において既に広く用いられている。こ
れらの比較的微粒の無機粉体を配合したフイラー充填樹
脂は、ガラス繊維等の繊維状強化材を配合した樹脂、い
わゆるFRTP、FRPに比べて強度、弾性率、アイゾツト衝
撃強度、熱変形温度等の力学的性質には劣るものの1)
コストが低廉である、2)外観が美麗である、3)落球
衝撃強さが大きい、4)成形収縮率や、力学物性に異方
性が少く、また成形品の反りが少い等の特長がありこれ
らの特長を活かした分野での利用が進みつつある。しか
しながら、これらのフイラー配合樹脂の特長を損うこと
なく、弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性能を改良
することが期待されている。ガラス繊維等の繊維状強化
材の併用は、これらの性能の改良に著しい効果を発揮す
るものの、前記1)〜4)のフイラーの配合樹脂の性能
が総て損われるため、望ましい改良法であるとは言えな
い。
一方、雲母粉体はそのフレーク状(リン片状)の特異な
粒子形状に基くすぐれた力学的性質の改良効果を発揮す
るものの、雲母は微粉砕することが極めて困難な鉱物で
あり、現時点において開発されている粉砕機では5μm
以下の粒子に粉砕することは不可能であり、経済性を考
慮すれば10μm以下の粒子に粉砕することも困難であ
る。従つて、雲母粉末を配合した樹脂は、一般のフイラ
ー配合樹脂に比べて、ウエルド部強さ、および外観の美
麗さにおいて劣ることが問題であつた。
〔本発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、前記のフイラー配合樹脂についての前
記の1)〜4)の特長を損うことなく、弾性率、強度、
熱変形温度等の力学的性能を改良することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、フイラー配合樹脂の特長を損うことな
く、弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性質を改良す
ることについて鋭意研究を行つた結果、特定粒径の無機
粉体と特定の形状を有する雲母粉末を併用することが意
外にも極めてすぐれた効果を発揮することを見出し本発
明を完成させるに到つた。
即ち、本発明は、A)平均粒径5μm以下の無機粉体、
B)重量平均フレーク径が10μm以上30μm以下で重量
平均アスペクト比が10以上30以下の雲母粉体及び、C)
樹脂を必須成分として含有し、該A、B、Cの各成分の
重量比が下式の範囲内にあることを特徴とする成形用樹
脂組成物である。
本発明における雲母粉末の重量平均フレーク径とは粉体
を各種の目開きのマイクロシーブで分級し、その結果を
Rosin−Rammlar線図にプロットし、測定に供した粉体の
全重量の50重量%が通過するマイクロシープの目開きl
50に相当する値である。すなわち雲母粉末の重量平均フ
レーク径lは(1)式で定義される。
l=l50 (1) 一方、本発明における雲母粉末の重量平均アスペクト比
αとは重量平均フレーク径lと、以下の方法により測定
される雲母粉末の重量平均フレーク厚さdより(2)式
を用いて算出される値である。
α=l/d (2) (2)式における雲母粉末の重量平均フレーク厚さd
は、C.E.Capesらの報告による水面単粒子膜法(C.E.Cap
es and R.C.Coleman.Ind.Eng.Chem.Fundam.,12,124(19
73)により測定される。フレーク水面での占有面積Sを
用いて(8)式より算出される値である。
ここでWは測定に供した雲母粉末の重量、ρは雲母の比
重(1−ε)は雲母粉末が水面上で最密充填状態をとつ
た場合の占有率であり、雲母粉末については一般的に0.
9が計算に際して用いられる。
本発明における粒径5μm以下の無機粉体の粒径は、該
粉体を電子顕微鏡で撮影し、少くとも500個の粒子の直
径を測定し、その測定値を平均することにより得られる
値である。一般に微粒の無機粉体は凝集構造をとること
が多いが、本発明における無機粉体の粒径とは、凝集体
の直径ではなく、個々の単粒子の直径を言うものとす
る。
本発明において用いられる A)成分の無機粉体は、そ
の粒径が5μm以下、望ましくは3μm以下である。粒
径が5μmを越える無機粉体は雲母粉末と併用して樹脂
に充てんした場合、落球衝撃強さと、ウエルド部の強度
が低くなる。
本発明において用いられる無機粉体の種類については特
に制限はないが、例えば炭酸カルシウム、タルク、硫酸
バリウム、絹雲母、カォリン等を単独で又は混合して使
用することができる。特に組成物の力学的性能のバラン
スの点から炭酸カルシウム又はタルクが好ましい。炭酸
カルシウム又はタルクと雲母粉末を併用添加した樹脂
は、いずれもバランスのとれた力学的性能を有するが炭
酸カルシウム/雲母粉末併用系は、特に落球衝撃強さと
ウエルド部強さにすぐれた組成物となり、タルク/雲母
粉末併用系は弾性率、熱変形温度等において、特にすぐ
れた性能を有する組成物となる。
本発明において用いられる B)成分の雲母粉体は前記
(1)式により定義される重量平均フレーク系が10μm
以上30μm以下であることが好ましく、更に好ましく
は、10μm以上20μm以下である。
重量平均フレーク径10μm未満の雲母粉体は粉砕に要す
るエネルギーが極めて大きくなり、経済面における問題
を有することに加え、10μm未満の雲母粉体を微粒の無
機粉体と併用した組成物の曲げ弾性率、熱変形温度は、
本発明の10〜30μmの雲母粉末を用いた場合の組成物の
レベル以下となる。一方、重量平均フレーク径が30μm
を越える雲母粉末を用いた組成物は落球衝撃強さ、ウエ
ルド部強さが低くなる上成形品外観が不良となる。
本発明において用いられる雲母粉末の前記(2)式によ
り定義される重量平均アスペクト比は10〜30の範囲内に
あることが好ましい。重量平均アスペクト比が10未満の
雲母粉末は、微粒の無機粉末と併用した場合、弾性率、
熱変形温度、反り等の改良効果が小さい。一方、重量平
均アスペクト比が30を越える雲母粉体は、微粒の無機粉
体と併用した場合、落球衝撃強さ、ウエルド部強さが低
くなる。
本発明において用いられる雲母粉体の種類については特
に制限はなく白雲母(マスコバイト)、金雲母(フロゴ
バイト)、絹雲母(セリサイト)、黒雲母、ソーダ雲
母、合成雲母等より適宜選択することができるが、成形
品の着色の自由度が大きいという意味において、白雲母
は特に好ましく用いられる。
本発明において用いられる雲母粉末は樹脂との良好な界
面接着が得られる様に表面処理がなされていてもよい。
表面処理剤としては種々の有機化合物を用いることがで
きるが、シランカツプリング剤特にアミノ基や二重結合
を含むシランカツプリング剤、例えばγ−アミノプロピ
ルトリエトキシシランや、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン等は好ましく用いられる。
本発明において用いられる樹脂については特に制限はな
く、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれもが適宜用い
られるが、特に結晶性熱可塑性樹脂を用いた場合、落球
衝撃強さの極めてすぐれた組成物が得られ、又、成形品
に反りが発生するという極めて大きな問題点が、微粒無
機粉体/雲母粉体の併用添加により著しく改良される。
特に、結晶性ポリプロピレン樹脂を使用すると、以上の
効果に加え、熱変形温度、高温領域における弾性率、コ
スト率、更に広い領域の性能が改良され、本発明におけ
る微粒無機粉体/雲母粉体の併用添加効果が著しく発現
する。
本発明において用いられる樹脂は、その極性が低い場
合、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の脂肪族ポ
リオレフインである場合には、無機粉体および雲母粉体
との良好な界面接着が得られるよう極性基を有するモノ
マー等での変性がなされていてもよい。本発明において
用いられる樹脂の流動性については、特に制限はない
が、落球衝撃強さにおいて著しい悪影響を与えない範囲
において、流動性の良好な樹脂が好ましく用いられる。
本発明の成形用樹脂組成物における A)粒径5μm以
下の無機粉体、B)重量平均フレーク径が10μm以上30
μm以下、重量平均アスペクト比が10以上30以下の雲母
粉体、および C)樹脂の重量比は、下記の(4)、
(5)式の範囲内にあることが必要である。
(4)式に示すように無機粉体と雲母粉体の合計が、全
組成物重量に占める割合は25重量%以上60重量%以下で
ある。すなわち25重量%未満の領域においては剛性、熱
変形温度等の力学的性質の改良効果が不満足であり、一
方60重量%を越える領域においては成形の際の流動性が
不満足となり、また外観、落球衝撃強さ、ウエルド部強
さ等の性能が低下する。(5)式に示すように、雲母粉
体の重量が無機粉体と雲母粉体の重量の合計に対して占
める割合は30重量%以上80重量%以下である。すなわ
ち、雲母粉体の重量が、無機粉体と雲母粉体の合計重量
の30重量%未満の領域においては剛性、熱変形温度、強
度、低反り性等の力学特性の改良効果が不満足となるこ
とがあり、一方80重量%を越える領域においては、ウエ
ルド部強さ、落球衝撃強さ、外観等が不満足となる。
本発明における組成物は、各成分を単軸押出機、二軸押
出機、ニーダー、二軸ロール等の装置を用いて混練する
ことにより製造される。混練に際しては微粒無機粉体と
雲母粉体がいずれも均一に樹脂に混練されるように混練
装置、および条件を選択することが好ましいが、雲母粉
体については混練によりそのフレーク状の形状が破損し
ないよう留意することが併せて必要である。
本発明における組成物は、射出成形、押出成形、圧縮成
形、ブロー成形、トランスフアー成形等の方法により、
自動車部品、電機部品、電子部品、機械部品、製造部
品、シート、フイルム、異型押出器、ボトル、パイプ、
棒等任意の形状に成形して、その優れた外観、寸法精
度、力学物性を生して用いられる。
なお、本発明の組成物においては、その性能を損わない
範囲内において、各種の公知の添加剤、例えば、充填
材、補強材、着色剤、劣化防止剤、滑剤、離型剤、帯電
防止剤等を適宜添加することは何ら差支えない。
以下、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明する
が、これは本発明を何ら制限するものではない。
〔実施例〕
原材料として粒径の異る炭酸カルシウムと、重量平均フ
レーク径、重量平均アスペクト比の異る白雲母と、温度
230℃、荷重2160gの条件下にて測定したメルトフローレ
ートが15gr/10minのポリプロピレンホモポリマー(PP)
と、カルボキシル変性ポリプロピレン(出光石油化学製
ポリタツク)用いて実験を行つた。ガルボキシル変性PP
は、総ての実験においてPP重量の3重量%を添加した。
また本実験に用いた雲母粉末は、総て雲母粉末の重量の
1重量%のγ−アミノプロピルトリエトキシシランで表
面処理をして、実験を供した。
上記の原材料を表1に示す配合比で混合した後、溶融混
練を行つて組成物を得た。溶融混練は2段に分けて行
い、まず、PP/カルボキシル変性ポリプロピレン/炭酸
カルシウムを二軸押出機で溶融混練してペレツトを作製
した後、該ペレツトに白雲母粉末を混合して1軸押出機
で再度溶融混練して、表1に示す組成物を得た。得られ
た組成物は射出成形機に供給してシリンダー温度230℃
で成形して、下記に示す形状の試験片を得、該試験片を
用いて下記に記す条件下で物性評価を行つた。
A. ウエルド部強さ:ASTM D638に規定される厚さ3mmの
ダンベル型試験片金型の両端のゲートより同時に溶融樹
脂を射出注入し中央部に衝突型のウエルド部を作り、該
試験片の引張強さをチヤツク間距離100mm、引張速度5mm
/minの条件下で測定した。
B. 落球衝撃強さ:100×100×2mmの正方形の板状試験片
を作製し、該試験片にJIS K7211に従い種々の高さから
重量1kgの剛球を落下させ、その50%破壊高さより算出
した。
C. 反り:直径150mm、厚さ2mmの円板をセンターゲート
金型で成形し、該円板を水平板上に置いた場合の周辺の
反り上り高さを測定し、その値を円板の直径(150mm)
で除して、%で表示した。
D. 熱変形温度:127×13×6mmのバー状試験片を用い
て、ASTM D648に従いフアイバーストレス18.6kg/cm2
測定した。
E. 曲げ弾性率:127×13×6mmのバー状試験片を用いてA
STM D790に従いスパン100mm、変形速度3mm/min、の条件
下で測定した。
以上の方法で測定した実施例及び、比較例の評価結果を
まとめて表1に示した。
実施例1〜4、比較例1〜10 実施例1〜4の組成物は、落球衝撃強さ、ウエルド引張
強さ、反り、曲げ弾性率、熱変形温度、外観の総ての項
目において満足しうる性能が得られた。比較例1〜10の
組成物は、評価項目の内のいくつかについて、その性能
が不満足であつた(表1において×で表示)。
実施例5〜7、比較例11〜15 微粒の無機粉体として粒径の異るタルクを、雲母粉体と
して重量平均フレーク径、重量平均アスペクト比の異る
金雲母粉末を用いる外は、実施例1〜4の場合と全く同
様の実験を表1に記した組成で行つた。実施例5〜7の
組成物については、測定した総ての項目について満足し
うる性能が得られ、一方、比較例11〜15の組成物につい
ては、不満足な性能がみとめられた。
実施例8〜10、比較例16 微粒の無機粉体として、硫酸バリウム(実施例8)、絹
雲母(実施例9、比較例16)、カオリン(実施例10)を
用いる外は実施例1〜4の場合と全く同様の実験を表1
に示す組成で行つた。実施例8〜10の組成物については
測定した総ての項目において満足しうる性能が得られた
が、比較例16の組成物については落球衝撃強さが、極め
て不満足な値となつた。
実施例11 微粒の無機粉体として炭酸カルシウムを、雲母粉体とし
て絹雲母を用いるほかは実施例1の場合と全く同じ実験
を行つた結果を表1に示した。総ての測定項目について
満足しうる値が得られた。
実施例12、比較例17、18 ベース樹脂としてスチレン−アクリロニトリル共重合体
(SAN)を用いる他は実施例1〜4の場合と全く同様の
実験を表1に記した組成で行つた。実施例11の組成物
は、測定した総ての項目について満足しうる値が得られ
たが、雲母粉体を用いない比較例17の組成物については
曲げ弾性率と熱変形温度の値が、また炭酸カルシウムを
用いない比較例18の組成物については落球衝撃強さと、
ウエルド部の引張強さの値がそれぞれ不満足となつた。
〔発明の効果〕 本発明によれば従来のフイラー配合樹脂の特長を損うこ
となく、弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性質が著
しく改良された樹脂組成物が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋 敏昭 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (56)参考文献 特開 昭57−155256(JP,A) 特開 昭58−87180(JP,A) 特開 昭59−179639(JP,A) 特開 昭59−102936(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】A)平均粒径5μm以下の無機粉体、B)
    重量平均フレーク径が10μm以上30μm以下で重量平均
    アスペクト比が10以上30以下の雲母粉体及び、C)樹脂
    を必須成分として含有し、該A、B、Cの各成分の重量
    比が下式の範囲内にあることを特徴とする樹脂組成物。
  2. 【請求項2】無機粉体が炭酸カルシウムである特許請求
    の範囲第1項記載の樹脂組成物。
  3. 【請求項3】無機粉体がタルクである特許請求の範囲第
    1項記載の樹脂組成物。
  4. 【請求項4】樹脂が結晶性熱可塑性樹脂である特許請求
    の範囲第1項、2項または3項記載の樹脂組成物。
  5. 【請求項5】樹脂が結晶性ポリプロピレンである特許請
    求の範囲第1項、2項、3項または4項記載の樹脂組成
    物。
JP61268282A 1986-11-10 1986-11-10 フイラ−充填樹脂組成物 Expired - Lifetime JPH0739507B2 (ja)

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