JPH0751646B2 - ウイスカー強化プラスチックス - Google Patents
ウイスカー強化プラスチックスInfo
- Publication number
- JPH0751646B2 JPH0751646B2 JP63042667A JP4266788A JPH0751646B2 JP H0751646 B2 JPH0751646 B2 JP H0751646B2 JP 63042667 A JP63042667 A JP 63042667A JP 4266788 A JP4266788 A JP 4266788A JP H0751646 B2 JPH0751646 B2 JP H0751646B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- whiskers
- zinc oxide
- needle
- oxide whiskers
- shaped crystal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Reinforced Plastic Materials (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、テトラポッド状構造を有する酸化亜鉛ウイス
カーにより強化したプラスチックス複合材料に関する。
カーにより強化したプラスチックス複合材料に関する。
従来の技術 近年、超高強度，超高弾性をもつ炭化ケイ素，窒化ケイ
素，チタン酸カリウム等のウイスカーを強化材とし、プ
ラスチックスをマトリックス材として複合させた複合材
が高い機械的強度を要する構造材料や軽量化材料として
広く注目されている。
素，チタン酸カリウム等のウイスカーを強化材とし、プ
ラスチックスをマトリックス材として複合させた複合材
が高い機械的強度を要する構造材料や軽量化材料として
広く注目されている。
一般に上記複合材を製造する場合、重要な点は、ウイス
カーを全方向的に均一分散させることである。しかしな
がら、これまで知られている炭化ケイ素や窒化ケイ素等
のウイスカーは、その直径がミクロンオーダーで、長さ
も長いものでも1mmにも満たない直線状の短繊維であ
り、このようなウイスカーをマトリックス材中に全方向
的に均一に分散させることは極めて難しかった。
カーを全方向的に均一分散させることである。しかしな
がら、これまで知られている炭化ケイ素や窒化ケイ素等
のウイスカーは、その直径がミクロンオーダーで、長さ
も長いものでも1mmにも満たない直線状の短繊維であ
り、このようなウイスカーをマトリックス材中に全方向
的に均一に分散させることは極めて難しかった。
このためウイスカーを一方向のみ揃え、複合材の一方向
の強度だけを強化させる手段がとられている。例えば、
電解液中にウイスカーを混入させ、電極板に平行な電解
液流を作ってウイスカーを流れの方向に平行に整列させ
ながら電着させる方法、あるいは電磁場を用いてウイス
カーを配向させる方法などである。
の強度だけを強化させる手段がとられている。例えば、
電解液中にウイスカーを混入させ、電極板に平行な電解
液流を作ってウイスカーを流れの方向に平行に整列させ
ながら電着させる方法、あるいは電磁場を用いてウイス
カーを配向させる方法などである。
発明が解決しようとする課題 しかしこの様な方法は工程が複雑でかつ、多大の人手を
要する欠点があり、また何より機械的強度に異方性を生
じ、使用範囲が限定される弱点があった。
要する欠点があり、また何より機械的強度に異方性を生
じ、使用範囲が限定される弱点があった。
本発明者らはこの様な技術的問題に鑑み、鋭意研究した
結果、一定寸法以上のテトラポッド状の酸化亜鉛ウイス
カーを用いることにより、ウイスカーの三次元的分布を
均一にしたウイスカー強化プラスチックスを実現できる
ことを見い出した。なお、従来一般的工業素材として使
用される酸化亜鉛には粒子状のものと0.5〜15μｍの長
さの針状結晶のもの（例特公昭60−5529号）が存在する
が、この程度の大きさの針状結晶体では工業用ウイスカ
ーとしては小さ過ぎ、プラスチックスへの補強効果は認
められなかった。
結果、一定寸法以上のテトラポッド状の酸化亜鉛ウイス
カーを用いることにより、ウイスカーの三次元的分布を
均一にしたウイスカー強化プラスチックスを実現できる
ことを見い出した。なお、従来一般的工業素材として使
用される酸化亜鉛には粒子状のものと0.5〜15μｍの長
さの針状結晶のもの（例特公昭60−5529号）が存在する
が、この程度の大きさの針状結晶体では工業用ウイスカ
ーとしては小さ過ぎ、プラスチックスへの補強効果は認
められなかった。
課題を解決するための手段 本発明のウイスカー強化プラスチックスは、核部とこの
核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶とを有し、前
記針状結晶部の基部の径が0.7〜14μｍであり、前記針
状結晶部の基部から先端までの長さが３〜200μｍであ
る酸化亜鉛ウイスカーとプラスチックスとから成り、前
記酸化亜鉛ウイスカーの含有量が少なくとも３重量％で
あることを特徴とする。なお酸化亜鉛ウイスカーとして
は前記針状結晶部の基部の径が１〜14μｍであり、前記
針状結晶部の基部から先端までの長さが10〜200μｍの
ものを用いるのが好ましい。
核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶とを有し、前
記針状結晶部の基部の径が0.7〜14μｍであり、前記針
状結晶部の基部から先端までの長さが３〜200μｍであ
る酸化亜鉛ウイスカーとプラスチックスとから成り、前
記酸化亜鉛ウイスカーの含有量が少なくとも３重量％で
あることを特徴とする。なお酸化亜鉛ウイスカーとして
は前記針状結晶部の基部の径が１〜14μｍであり、前記
針状結晶部の基部から先端までの長さが10〜200μｍの
ものを用いるのが好ましい。
作用 本発明は核部から異なる４軸方向に伸びた針状結晶、す
なわちテトラポッド状構造の酸化亜鉛ウイスカーを用い
るところに最大の特徴があり、このテトラポッド状構造
がウイスカーのマトリックス中での三次元的な分布を容
易に均一化し、三次元的に強化された異方性のない複合
材料をもたらすものである。
なわちテトラポッド状構造の酸化亜鉛ウイスカーを用い
るところに最大の特徴があり、このテトラポッド状構造
がウイスカーのマトリックス中での三次元的な分布を容
易に均一化し、三次元的に強化された異方性のない複合
材料をもたらすものである。
本発明に用いるマトリックス材としては、ポリエステ
ル，ポリプロピレン，ポリエチレン,ABS樹脂，ポリフェ
ニレンサルファイド，ナイロン等の熱可塑性プラスチッ
クスあるいはエポキシ，フェノール，メラミン等の熱硬
化性プラスチックス等各種の材料を用いることができ
る。
ル，ポリプロピレン，ポリエチレン,ABS樹脂，ポリフェ
ニレンサルファイド，ナイロン等の熱可塑性プラスチッ
クスあるいはエポキシ，フェノール，メラミン等の熱硬
化性プラスチックス等各種の材料を用いることができ
る。
一方、本発明に用いられる酸化亜鉛ウイスカーは、例え
ば表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粒子を、900〜1100
℃の酸素を含む雰囲気下で加熱処理して得られる。
ば表面に酸化皮膜を有する金属亜鉛粒子を、900〜1100
℃の酸素を含む雰囲気下で加熱処理して得られる。
上記の亜鉛粉末の表面に酸化皮膜を形成する方法として
は、水存在下で乳鉢式擂潰機あるいはロール等で擂潰処
理を行い、粒子に機械的に圧力を加えこれを水中に24時
間以上、なかでも72時間放置すれば良い。そして、上記
擂潰処理時間によって、得られるウイスカーの大きさを
ある程度コントロールすることができる。すなわち処理
時間を長くすると、大きなウイスカーが生成する傾向に
ある。
は、水存在下で乳鉢式擂潰機あるいはロール等で擂潰処
理を行い、粒子に機械的に圧力を加えこれを水中に24時
間以上、なかでも72時間放置すれば良い。そして、上記
擂潰処理時間によって、得られるウイスカーの大きさを
ある程度コントロールすることができる。すなわち処理
時間を長くすると、大きなウイスカーが生成する傾向に
ある。
以上の方法で得られるテトラポッド状の酸化亜鉛ウイス
カーは、嵩比重0.05〜0.1を示すが、弱く絡み合ったウ
イスカー団塊である。従って、分散を良くするため、ジ
アルキルスルホコハク酸エステル，非イオン活性剤，陽
イオン活性剤等の分散剤と共にミキサーのような撹拌装
置に入れ、撹拌分散したのち乾燥させてからプラスチッ
クスと混和させることが好ましい。更には、このあと、
シラン系カップリング剤やチタン系カップリング剤で表
面処理することも必要に応じて行われる。
カーは、嵩比重0.05〜0.1を示すが、弱く絡み合ったウ
イスカー団塊である。従って、分散を良くするため、ジ
アルキルスルホコハク酸エステル，非イオン活性剤，陽
イオン活性剤等の分散剤と共にミキサーのような撹拌装
置に入れ、撹拌分散したのち乾燥させてからプラスチッ
クスと混和させることが好ましい。更には、このあと、
シラン系カップリング剤やチタン系カップリング剤で表
面処理することも必要に応じて行われる。
酸化亜鉛ウイスカーのプラスチックスへの混入量は材料
や用途により異なるのは当然であるが、実験の結果強化
効果が現れるのは約３重量％からである。
や用途により異なるのは当然であるが、実験の結果強化
効果が現れるのは約３重量％からである。
実 施 例 次に本発明の実施例について述べる。
実施例１ 純度99.99％の純亜鉛線をアーク放電式に依る溶射法で
空気中に溶射して粉末化し、その粉末（金属亜鉛）1kg
を回収し、これをイオン交換水500g中に投入し、乳鉢形
擂潰機で擂潰処理した。この工程で20分間処理品と５分
間処理品を造り、これを混合して温度26℃の水中に72時
間放置した。この水中放置後、150℃で30分間の乾燥を
行うことにより、粉末表面の水分を除去した。次にこの
粉末をアルミナ磁気製るつぼ中に入れ、これを1000℃に
保たれた炉内に入れ、１時間の加熱処理を行った。
空気中に溶射して粉末化し、その粉末（金属亜鉛）1kg
を回収し、これをイオン交換水500g中に投入し、乳鉢形
擂潰機で擂潰処理した。この工程で20分間処理品と５分
間処理品を造り、これを混合して温度26℃の水中に72時
間放置した。この水中放置後、150℃で30分間の乾燥を
行うことにより、粉末表面の水分を除去した。次にこの
粉末をアルミナ磁気製るつぼ中に入れ、これを1000℃に
保たれた炉内に入れ、１時間の加熱処理を行った。
この結果、上記るつぼ内の上層部にみかけ嵩比重0.09の
テトラポッド状の酸化亜鉛ウイスカーが、下層部に粒形
の団塊状酸化亜鉛が生成された。生成酸化亜鉛中、テト
ラポッド状ウイスカーは約86％を占めた。ウイスカーの
大きさは、テトラポッドの基部の太さが0.7〜14μm,基
部から先端までの長さが３〜200μｍであった。
テトラポッド状の酸化亜鉛ウイスカーが、下層部に粒形
の団塊状酸化亜鉛が生成された。生成酸化亜鉛中、テト
ラポッド状ウイスカーは約86％を占めた。ウイスカーの
大きさは、テトラポッドの基部の太さが0.7〜14μm,基
部から先端までの長さが３〜200μｍであった。
図面は上記ウイスカーの代表例を示す電子顕微鏡写真で
ある。
ある。
この様にして製造した酸化亜鉛ウイスカーを非イオン界
面活性剤を純水に溶解した（濃度20％）分散液中で浸漬
撹拌することによって分散処理した。更にシランカップ
リング剤をジクロルメタンに溶解した（濃度５％）溶液
中で浸漬撹拌して表面処理を行い、このあと熱風乾燥
（150℃）して溶剤を揮発除去した。
面活性剤を純水に溶解した（濃度20％）分散液中で浸漬
撹拌することによって分散処理した。更にシランカップ
リング剤をジクロルメタンに溶解した（濃度５％）溶液
中で浸漬撹拌して表面処理を行い、このあと熱風乾燥
（150℃）して溶剤を揮発除去した。
こうして得られた酸化亜鉛ウイスカーとポリプロピレン
樹脂を用い、ウイスカーの含有量をそれぞれ1.5％,3％,
6％,10％,20％,30％,40％（重量％）に変えた成形品を
造り、その機械的強度を測定した。なお、ウイスカーと
ポリプロピレン樹脂との混練にはニーダーを用いた。機
械的強度の測定は射出成形機によって得た成形物を機械
加工（切削）し、射出方向をａ方向とし、これと直行す
る他の２方向をそれぞれｂ方向,c方向として３方向の引
張強度が得られるようなJISに準じた試験片を作製して
行った。
樹脂を用い、ウイスカーの含有量をそれぞれ1.5％,3％,
6％,10％,20％,30％,40％（重量％）に変えた成形品を
造り、その機械的強度を測定した。なお、ウイスカーと
ポリプロピレン樹脂との混練にはニーダーを用いた。機
械的強度の測定は射出成形機によって得た成形物を機械
加工（切削）し、射出方向をａ方向とし、これと直行す
る他の２方向をそれぞれｂ方向,c方向として３方向の引
張強度が得られるようなJISに準じた試験片を作製して
行った。
引張強度試験の結果を第１表に、ウイスカー含有率０％
の成形物のａ方向（射出方向）を100とした指数で示
す。ウイスカー含有量３％より強度が上がりはじめるこ
と、強度は等方性を示すことが分かる。
の成形物のａ方向（射出方向）を100とした指数で示
す。ウイスカー含有量３％より強度が上がりはじめるこ
と、強度は等方性を示すことが分かる。
実施例２ 実施例１と同じ条件で得られた酸化亜鉛ウイスカーを分
級してテトラポッド状ウイスカーの基部から先端までの
長さが10〜200μｍのものを集めて実施例１と同様、ポ
リプロピレンをマトリックスとする成形物を試作し、実
施例１と同じ要領で引張強度試験を行った。その結果を
第２表に示す。含有量３％より強度が向上すること、強
度は等方性を示すこと、更に実施例１に比べて繊維長の
短いものが除かれているため、強度が向上していること
等が分かる。
級してテトラポッド状ウイスカーの基部から先端までの
長さが10〜200μｍのものを集めて実施例１と同様、ポ
リプロピレンをマトリックスとする成形物を試作し、実
施例１と同じ要領で引張強度試験を行った。その結果を
第２表に示す。含有量３％より強度が向上すること、強
度は等方性を示すこと、更に実施例１に比べて繊維長の
短いものが除かれているため、強度が向上していること
等が分かる。
実施例３ 実施例２と同じ酸化亜鉛ウイスカー（長さ10〜200μ
ｍ）を用いナイロン66をマトリックスとする成形物を試
作し、実施例１と同様の要領で引張強度試験を行った。
その結果を第３表に示す。ポリプロピレンの場合とほぼ
同様の傾向である。
ｍ）を用いナイロン66をマトリックスとする成形物を試
作し、実施例１と同様の要領で引張強度試験を行った。
その結果を第３表に示す。ポリプロピレンの場合とほぼ
同様の傾向である。
発明の効果 本発明によれば、プラスチック内のウイスカーの三次元
的な分布を均一にできるため、異方性のない等方的な強
度を有するウイスカー強度プラスチックス複合材を容易
にかつ低コストで実現できる。特に、本発明に用いるテ
トラポッド状酸化亜鉛ウイスカーは炭化ケイ素や窒化ケ
イ素等の従来のウイスカーに比べて極めて安いコストで
得られるため、本発明の適用範囲は極めて広く、家庭電
器製品，自動車，カメラ，レジャー用品等、各種の分野
のプラスチックス強化に応用でき、その工業的効果は極
めて大なるものがある。
的な分布を均一にできるため、異方性のない等方的な強
度を有するウイスカー強度プラスチックス複合材を容易
にかつ低コストで実現できる。特に、本発明に用いるテ
トラポッド状酸化亜鉛ウイスカーは炭化ケイ素や窒化ケ
イ素等の従来のウイスカーに比べて極めて安いコストで
得られるため、本発明の適用範囲は極めて広く、家庭電
器製品，自動車，カメラ，レジャー用品等、各種の分野
のプラスチックス強化に応用でき、その工業的効果は極
めて大なるものがある。
図面は本実施例で用いた酸化亜鉛ウイスカーの結晶の構
造を示す電子顕微鏡写真である。
造を示す電子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北野 基 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉田 英行 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】核部とこの核部から異なる４軸方向に伸び
た針状結晶部とを有し、前記針状結晶部と基部の径が0.
7〜14μｍであり、前記針状結晶部の基部から先端まで
の長さが３〜200μｍである酸化亜鉛ウイスカーとプラ
スチックスとから成り、前記酸化亜鉛ウイスカーの含有
量が少なくとも３重量％であることを特徴とするウイス
カー強化プラスチックス。 - 【請求項２】核部とこの核部から異なる４軸方向に伸び
た針状結晶部とを有し、前記針状結晶部の基部の径が１
〜14μｍであり、前記針状結晶部の基部から先端までの
長さが10〜200μｍである酸化亜鉛ウイスカーとプラス
チックスとから成り、前記酸化亜鉛ウイスカーの含有量
が少なくとも３重量％であることを特徴とするウイスカ
ー強化プラスチックス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63042667A JPH0751646B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | ウイスカー強化プラスチックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63042667A JPH0751646B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | ウイスカー強化プラスチックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01217072A JPH01217072A (ja) | 1989-08-30 |
| JPH0751646B2 true JPH0751646B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=12642371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63042667A Expired - Lifetime JPH0751646B2 (ja) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | ウイスカー強化プラスチックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0751646B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8653176B2 (en) | 2006-12-26 | 2014-02-18 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Thermally conductive material and thermally conductive sheet molded from the thermally conductive material |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0739146B2 (ja) * | 1988-02-26 | 1995-05-01 | 安達新産業株式会社 | 樹脂成形用材料 |
| JPH0264051A (ja) * | 1988-08-29 | 1990-03-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 高快削性樹脂組成物 |
| JPH03207722A (ja) * | 1990-01-10 | 1991-09-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 複合強化材 |
| JP2979045B2 (ja) * | 1991-11-21 | 1999-11-15 | 出光石油化学 株式会社 | ポリアリーレンスルフィド樹脂組成物 |
| US6605660B2 (en) | 1997-09-29 | 2003-08-12 | Polyplastics Co., Ltd. | Polyarylene sulfide resin composition |
| JP3624077B2 (ja) * | 1997-09-29 | 2005-02-23 | ポリプラスチックス株式会社 | ポリアリーレンサルファイド樹脂組成物 |
| JP3950823B2 (ja) * | 2003-08-06 | 2007-08-01 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ |
| JP4093979B2 (ja) * | 2004-03-24 | 2008-06-04 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ |
| JP4594658B2 (ja) * | 2004-06-21 | 2010-12-08 | 住友ゴム工業株式会社 | タイヤ用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ |
| JP6232309B2 (ja) * | 2014-02-12 | 2017-11-15 | 昭和電線ケーブルシステム株式会社 | ケーブル接続部用高誘電性組成物、およびこれを用いたケーブル接続部 |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP63042667A patent/JPH0751646B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8653176B2 (en) | 2006-12-26 | 2014-02-18 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | Thermally conductive material and thermally conductive sheet molded from the thermally conductive material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01217072A (ja) | 1989-08-30 |
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