【発明の詳細な説明】
寸法安定な強化熱可塑性ＰＶＣ製品発明の分野
本発明は柔軟繊維強化ポリビニルクロリドを含む複合材製品に関する。発明の背景
1991年６月２日に公開された欧州特許出願公開第411 429号は高分子量ポリビ
ニルクロリド、可塑剤および強化材料から製造された製品を開示している。強化
材料は粒状または繊維材料から選ばれる。ポリビニルクロリドは1.0を越え、好
ましくは1.4〜1.7の内部粘度で換算される分子量を有する。この材料は低い連続
荷重を支え、そして高温での撓みを殆どまたは全く示さないように設計される。
粒状強化材は繊維強化材と区別されていない。
米国特許第3,892,692号は可塑化され、そして高い可塑性を示すエチレンビニ
ルクロリドコポリマーを開示している。このコポリマーは300,000psi(2.07GPa)
の弾性率を有する剛性ポリビニルクロリドと比較して、3000psi(20.7MPa)未満の
弾性率を有する。提案されているあらゆるタイプの強化充填剤は用いられること
ができ、それらはクレー、酸化鉄、炭酸カルシウム、アスベスト、ガラス、レー
ヨンおよび鉱質綿である。この特許は非繊維強化が、繊維強化と比較して、可塑
化された柔軟なマトリックス中で混合されたときに寸法安定性に関して異なって
挙動することを認識していない。
可塑化ポリビニルクロリドは有用な靭性で耐候性の材料として利用されてきた
。米国特許第3,084,078号は広く用いられている可塑剤のフタル酸エステルの一
般的な開示をしている。米国特許第2,535,643号は可塑剤およびあらゆる通常の
商業上のPVCのクラス（カ
ラム３、第20行〜第22行参照）を開示している。米国特許第3,796,681号はプラ
スティゾルに関する。欧州特許出願公開第0 057 470号は強化されていない可塑
化PVCを広く示している。
剛性熱可塑性プラスティックの繊維強化は剛性熱可塑性プラスティックマトリ
ックスが単独で達成しえない剛性を提供する（弾性向上）ために構造用途で商業
的に利用されてきた。約10ミクロン〜約25ミクロンの直径のチョップトガラス繊
維は特にこの目的で商業的に開発されてきた。剛性熱可塑性マトリックス樹脂へ
のガラス繊維の添加よ複合材の線熱膨張率(CLTE)を低下させる。PVCに用いるこ
とができるガラス繊維含量の実用上の上限があり、この為、PVCとガラス繊維を
単独で用いたときのCLTEの低下の程度が制限される。
繊維強化複合材のCLTEと複合材の熱可塑性プラスティックマトリックスの引張
弾性率には逆相関関係が観測された。即ち、２種の異なる繊維強化熱可塑性プラ
スティックの線熱膨張率を比較したときに、より低い弾性率を有するマトリック
スは強化複合材については比較的により高いCLTEを示すであろう。
非構造用熱可塑性ポリマーの特定の最終使用用途において、高い引張または曲
げ弾性率は必要ないが、低い寸法安定性のために、設計者はしばしば製品の撓み
を抑制するために高い弾性率が必要であると信じる。本発明は高い構造強度を提
案する従来のアプローチと対照的である。本発明の複合材は低い弾性率および強
度を有する非構造部品を含むが、この部品は向上した程度の寸法安定性を有し、
それにより、外装用途の環境変化下における荷重応力の蓄積を避ける。本発明に
おける非構造部品の高い寸法安定性は、広い温度範囲にわたって、非構造部品の
撓みなしに構造部品と厳格な許容差で適合することができるために充分である。
加工の際に経験するように、繊維が粘性の熱可塑性プラスティック溶融体中に存
在するときに、
繊維は剪断力方向に配向し、このことにより製品全体にわたって不均質なCLTEと
なり、後に歪みとなる可能性がある。特に、高いアスペクト比を有する長く延び
た製品では、１方向において最も低いCLTEを得るためには熱可塑性マトリックス
中において、より低いランダム配向を達成することが望ましい。発明の要旨
本発明により、機械または接着締結手段により、構造部材（B）に一体結合さ
れた、強化された熱可塑ポリビニルハロゲン化物組成物（A）の複合材が提供さ
れる。構造部品（A）は金属シート、造形金属製品、剛性熱可塑性プラスティッ
クおよび剛性熱硬化プラスティック製品からなる群より選ばれる。この複合材は
、必要に応じてまたは好ましくは、（B）と接触していない表面上で、（A）を上
塗りしている外観層（C）を更に含む。この外観層（C）は（A）を完全に包囲し
ても、または、見える側と、（C）をトリミングするための領域を提供するよう
に見える側の縁に沿ってはみ出した、見えない小部分のみを覆ってもよい。好ま
しくは、（C）は熱可塑性プラスティック配合物、例えば、非強化顔料入り可塑
化ポリビニルハロゲン化物組成物、装飾塗料等を含む。構造部品（B）は、一般
に、数種の例を挙げると、剛性の成形されたスタンプ加工されたまたは造形され
た金属製品、例えば、スチール、アルミニウムまたは熱硬化ポリマー製品、金属
ドアー、金属ドアーケーシング、窓ガラスおよび金属窓ケーシングからなる群よ
り選ばれる。構造部品（B）は、例えば、塗装された自動車ボディーパネル、バ
ンパーの形状のRIM成形熱硬化ポリマー製品のように、塗装されていても、また
は塗装されていなくてもよい。部品（A）は、数種の例を挙げると、自動車ボデ
ィー側面成形品、ウェザーシール異形材、プール用のコーブトリムおよび自動車
バンパー板の形状で最も有利に成形される。部品（A）は非構造部品
であり、そして応力荷重を支持する能力を持たない。構造部品（B）が（A）と結
合されなければならない。
部品（A）は、PVC混和性可塑剤、ポリビニルクロリドホモポリマー樹脂および
繊維を含む。ポリビニルクロリドはASTM D1243により測定して0.4〜0.9の好まし
い極限粘度を示す。0.5〜0.7の内部粘度で換算される分子量は溶融強度および流
動性の最も良好な組み合わせを示す。好ましい（A）部品は欧州特許第411 429号
に教示されている材料よりも低いたるみ強度を有し、構造強度に関しては有用で
ない。可塑剤は、（A）中においてポリビニルハロゲン化物樹脂100重量部当たり
に約15〜約150重量部のレベルで存在する。可塑剤は好ましくは（A）中において
ポリビニルハロゲン化物100重量部当たりに約20〜約55重量部で存在する。繊維
強化材料は、チョップドガラス繊維およびポリマー繊維からなる群より選ばれる
ことができ、例えば、アラミド、ポリアミド、ポリメタクリレート、セルロース
非ガラス繊維の繊維誘導体は用いることができるが、経済的および技術的理由か
らあまり好ましくはない。可塑剤に加えて、部品（A）は更に軟質ポリマー材料
、例えば、EVA、SBR、NBR、MBS、アクリルゴム、ABS、ウレタン、コポリエステ
ル、スチレン系ブロックゴムを更に含むことができ、そのいずれもPVCと完全に
混和性であっても、または混和性でなくてもよい。
部品（A）は、充分な量の可塑剤が用いられるときに、造形プラスティックの
成形に有用ないずれかの材料であり、ASTM D696により最も低い線熱膨張率を示
す。一般に、（A）中において、100重量部のPVC当たりに少なくとも15重量部が
必要である。可塑化PVCポリマーは50℃未満のガラス転移温度のPVC相を有するで
あろう。可塑化PVCマトリックスは剛性繊維強化材料と比較して、ASTM D638で測
定して低下した引張弾性率を有する。しかし、部品（B）は構造部
品（B）と結合されているので、強度および剛性は（A）において必要ない。可塑
化強化材料はCLTEで示して有意に良好な寸法安定性を示し、そして構造強度の欠
如を克服する。
ガラス繊維の量は一般に繊維強化材料の３〜50重量％であることができる。ガ
ラス繊維が10〜30重量％で存在するときには良好な特性のバランスとともに寸法
安定性が更に向上する。好ましいチョップドガラス繊維は、熱可塑性プラスティ
ックと混合する前に約８〜25ミクロンの直径および１〜25mmの長さを有する。PV
C中へ取り込む時に、ガラス繊維は破壊され、様々な繊維長さとなる。好ましい
ガラス繊維寸法は10〜13μmX３〜６mmである。所望により、粒状または平板状強
化材料は一定量の繊維強化材と混合されるか、またはそれにより置き換えられて
よく、4x10-5°Ｋ-1以下のCLTEおよび良好な物性の組み合わせを有する非構造材
料となる。製品は成形法を用いて造形され、そして剛性強化熱可塑性PVCより低
い引張弾性率、即ち、約0.1〜約0.5GPaを示す。好ましい態様の線熱膨張率は、A
STM D696により、-30℃〜＋30℃で測定され、好ましくは約0.1x10-5°Ｋ-1〜4x1
0-5°Ｋ-1の範囲に入り、より好ましくは約1.0x10-5°Ｋ-1〜2.9x10-5°Ｋ-1の
範囲に入り、そして更により好ましくは約1.0x10-5°Ｋ-1〜2.0x10 -5°Ｋ-1の
範囲に入ることが判る。
本発明により、0.1x10-5°Ｋ-1〜4x10-5°Ｋ-1の線熱膨張率を示す上記に記載
の押出された非構造部品（A）を含む複合材が提供される。（A）は（A）配合物
に押出プロセスを受けさせることにより調製され、ここで、押出機のダイの断面
と一致した造形品が成形される。好ましい押出された非構造製品は延伸され、そ
して少なくとも２、好ましくは４、より好ましくは約６〜50またはそれ以上のア
スペクト比を有する。繊維配向は軸方向に高いCLTEを提供し、そして線膨張率の
大きさは望ましくは非常に低い。
本発明により、射出成形法により成形された非構造部品（A）を含む複合材製
品が提供される。この製品は優れた寸法安定性を有する。射出成形法を用いて、
配合物は高い溶融流動性を有するように配合され、そしてガラス繊維を含む溶融
材料は金型中の隙間を完全に充填するように充分に流動する。非構造部品（A）
は優れた寸法安定性を示し、そして、より弱い部品（A）に歪みを起こすことな
く、厳しいサイズ許容差で、剛性構造製品と接触して用いられることができる。図面の簡単な説明
図１は、様々な材料について、x-軸上の引張弾性率 対 線熱膨張率（x10-5
°Ｋ-1）（CLTE）の対数-対数プロットである。三角のデータポイントは金属お
よび剛性繊維強化熱可塑性プラスティック並びに剛性非強化熱可塑性プラスティ
ックを含む。円のデータポイントは本発明の方法の例からなされた測定値である
。発明の詳細な説明
図１の三角データポイントは様々な材料のCLTE 対 引張弾性率プロットを示
す。用いたシンボルは次の通りである。
CLTE(x10-5°K)
P-PVC - 可塑化された粒状物で
強化したポリビニルクロリド 36
LDPE - 非強化低密度ポリエチレン 18
HDPE - 非強化高密度ポリエチレン 12
PP - 非強化ポリプロピレン 11.2
PS - 非強化ポリスチレン 7.2
PC - 非強化ポリカーボネート 7.0
u-PVC - 粒状物で強化した
非可塑化剛性ポリビニルクロリド 6.3
マグネシウム 2.6
アルミニウム 1.8
黄銅 1.8
銅 1.7
ステンレススチール 1.6
炭素鋼 1.2
上記の表は非強化熱可塑性ポリマーまたは粒状物強化熱可塑性プラスティック
がガラス繊維強化材を含む同様のポリマーと比較して高い線熱膨張率を有し、そ
して比較的に低い引張弾性率を有することを例示する。三角で示した熱可塑性プ
ラスティック材料のいずれも、ガラス繊維で強化されていようがいまいが、金属
アルミニウム（Al）、マグネシウム（Mg）、黄銅、銅（Cu）、316ステンレスス
チール（SS）および炭素鋼（スチール）に近いCLTEを示さない。それらは少なく
とも２つのファクターにより変化し、多くの場合には７つ以上のファクターによ
り変化する。グラフが示すように、PPをGFPPと比較して、予想通り、ガラス繊維
は引張弾性率を上げ、そしてCLTEを下げる。PVCおよびGFPVCに関して、同効果が
示された。
図１の三角のデータポイントの傾向は、マトリックス材料の引張弾性率および
繊維強化物のCLTEは逆比例することを示唆する。ガラス強化した可塑化PVCに関
する例A〜Kのより低いCLTEは、より高い比率の可塑剤で期待される弾性率が低下
するが、CLTEが減少する点で観測された傾向に従わない。CLTEのこの程度への低
下は非常に重要であり、それはこれらのレベルのCLTEは異なる構造材料に非常に
近くまたは同一になることができるからである。非構造部品（A）は構造強度が
なく、そして荷重応力を支持できないから、材料は容易に歪むはずであるが、優
れた寸法安定性のために歪みは観測されない。広い温度範囲でも歪みが観測され
ず、このため、これらの製
品は自動車用外装品に高く望ましい。非構造部品（A）を含む複合材はそれが取
り付けられる構造部品（B）のCLTEと近い適合性を有する。上記に説明したよう
に、非構造用途は、製品が荷重応力を支持しない用途である。充分に大きな内部
応力は、非構造部品（A）が優れた寸法安定性を有しないならば、非構造部品（A
）の永久歪みまたはクリープをもたらすであろう。多くの用途では、非構造部品
（A）は構造部品（B）に強固に結合され、そして広い温度範囲および長期間の熱
サイクルで、結合手段を弱めまたは犠牲にすることなく付着性を維持することが
できる。
非構造部品（A）を構造部品（B）に取り付ける従来の方法は用いられることが
できる。これらはアクリル感圧接着剤、接着剤被覆フォームテープ、ウレタン接
着剤、エポキシ接着剤およびホットメルト接着剤のような接着剤を含み、それら
の全てが商業的に使用されている。機械ファスナーおよびリベット締めは用いら
れることができる。熱結合または誘電加熱も用いられてよく、これらの方法は本
発明の範囲を越えて公知であり、用いることができる方法である。
可塑化マトリックス材料は主としてPVC相の形態を示さなければならない。PVC
のブレンドの弾性率を低下するが、PVCと不混和性である材料は本発明において
はあまり好ましくない。しかし、PVC混和性可塑剤および不混和性ポリマーの組
み合わせは有用である。ここで、混和性とは可塑化マトリックスが剛性マトリッ
クスPVCより低いガラス転移温度を示さなければならないことを意味する。マト
リックスは潤滑剤、加工助剤およびPVC用安定剤をも含んでよい。耐衝撃性改良
剤は一般には必要ないが、用いられてもよい。
図１の例Ａのプロットデータポイントは、0.68の内部粘度を有するポリビニル
クロリド（100重量部）と35重量部の可塑剤との組み合わせで得られた測定特性
を示す。例AのCLTEは3.1ｘ10-5°Ｋ-1で
あって、図１に示した剛性非可塑化PVCの3.2のCLTEよりも低い。例Ａの弾性率は
1.4GPaであり、剛性のガラス強化非可塑化PVCは5.1GPaであった。
図１にプロットされた例Ｂは、100重量部のPVC（I.V．0.52）と、10部のポリ
アクリレート加工助剤および35部の混合アルキル（C7-C9-C11）フタレート可塑
剤、安定剤、潤滑剤、並びに、総組成物が30重量％のガラス繊維を含むようにア
ミノシランカップリング剤でサイジングされた一定量の0.25"（6.35mm）x13ミク
ロンガラス繊維の組み合わせから生じた結果である。図１が示すように、例Ｂの
弾性率は剛性GFPVCの弾性率より低く低下したが、例Ａより高い；そしてCLTEも
好ましいことにアルミニウムのCLTEと同一である。アルミニウムは広い温度範囲
にわたってこの製品の基材として用いられることができる。
例Ｃは例Ｂと同様の配合物中における52重量部の可塑剤の組み合わせであるが
、ガラス繊維含有率が20重量％であった。ガラス含有率がＣでは20重量％であり
、Ｂでは30重量％であるにも係わらず、追加の可塑剤のために、例ＢよりもCLTE
が更に低下していることが注目される。Ｃの弾性率は1.9GPaから0.79GPaに低下
したが、引張弾性率の大きさは上記の用途では主要な問題点でない。例Ｄは例Ｃ
より更に低いCTLEであるが、Ｃより高い弾性率であり、そしてこれは特定の用途
ではより望ましい性質の組み合わせである。
図１にプロットした例Ａ〜Ｋに関する重量％ガラス繊維含有率およびPVC樹脂1
00重量部当たりの可塑剤の部を下記の表１に示す。
例ＥおよびＧはGFPVCより低いCTLEを有する。上記のデータから判るように、
ガラス含有率を一定とし、可塑剤レベルを74phrから82phrに増加させると、線熱
膨張率が低下する。
表２に見られるように、20％のガラス繊維含有率およびPVC 100重量部当たり5
2部から82部の可塑剤とすると、CLTEが低下する。複合材の弾性率も低下するこ
とが判る。
表３が示すように、PVC 100重量部当たり35部から52部の可塑剤含有率では、3
0％ガラス繊維強化PPVC複合材のCTLEは低下する。
上記の例は各々0.5〜1.1の範囲のI.V.を有するポリビニルクロリド、有機錫ま
たはバリウム‐亜鉛安定剤のような混合金属石鹸タイプのような安定剤を含んだ
。好ましい安定剤は混合金属タイプで
ある。用いる熱安定剤の量は１〜５重量部であることができる。配合技術におい
て知られている加工助剤または耐衝撃性改良剤、顔料または着色剤、UV安定剤お
よび補助安定剤のような他の従来の添加剤は含まれてよい。耐衝撃性改良剤は可
塑化マトリックスの本来的な靭性のために一般には必要ない。製品は少なくとも
１ft-lb/inchノッチのアイゾッド衝撃強度を示す。好ましい加工助剤は、例えば
、Rohm and Haas，Inc．からParaloidの商標で市販のポリアクリレートである。
最も好ましい加工助剤はスチレン‐アクリロニトリルコポリマーである。従来の
潤滑ワックス、ポリオールエステルおよび脂肪石鹸は用いられてよい。好ましい
潤滑剤はシリケートタイプであり、ここで、造形品の表面の得られる表面張力は
適用した被膜または塗膜に対する付着力を向上するために35ダイン/cmより大き
く、好ましくは45ダイン/cmより大きく、そして最も好ましくは45〜65ダイン/cm
である。成形の間の被膜の金型内トランスファーは、非構造製品の片面の外観被
膜、例えば、顔料入り非強化柔軟PVC被膜への結合の好ましい方法である。２〜
約15重量部の量の潤滑剤が用いられることができ、潤滑剤の量およびタイプは本
発明の範囲以外のファクターに依存する。
塊状重合法、懸濁重合法または乳化重合法のようなPVCポリマーの従来のあら
ゆる製造法は用いられてよい。塊状および懸濁重合法は好ましい方法である。懸
濁ポリマーは最も好ましい。0.4〜0.85のI.V.の市販の懸濁グレードのホモポリ
マーPVCは好ましく、より好ましいPVCポリマーは0.5〜0.7のI.V.を有する。一般
に、分子量は重合温度および／または連鎖移動剤の使用により制御される。
PVCポリマーはビニルクロリドと末端不飽和コモノマーとのコポリマーである
ことができるが、PVC樹脂は未可塑化状態で剛性ポリマーであることが必須であ
り、好ましいタイプの剛性ポリマーはポ
リビニルクロリドのホモポリマーである。本発明において、ホモポリマーはより
高い強度および弾性率のようなより良好な物性を未可塑状態で維持する。ASTM-D
747で100,000psi（690MPa）より大きな未可塑弾性率を有するPVCホモポリマーま
たはコポリマーは本発明における使用において必須である。このように、約60℃
未満の未可塑状態でのTgおよび100,000psi（690MPa）未満の未可塑弾性率を有す
るPVC柔軟コポリマーは本発明において適切でない。ホモポリマーPVCのブロック
コポリマーは、上記の弾性率基準を満たす剛性ポリビニルハロゲン化物ポリマー
の主要支配相があるならば、適切であろう。柔軟コポリマーの使用はCLTE低減効
果を生じるために充分な可塑剤を加えることができる能力を低減し、この為、本
発明の範囲外である。
混和性可塑剤は単一相、単一TgのPVCマトリックスを形成し、そしてポリビニ
ルクロリド樹脂100重量部当たりに約５重量部〜約150重量部のレベルで含まれ、
いずれかの態様におけるその量は所望の弾性率およびCLTEに依存する。より好ま
しくは、可塑剤はポリビニルクロリド100重量部当たりに20〜65重量部で含まれ
る。
本発明の配合物は、通常、スパイラルフロー試験により評価して充分な溶融流
動性を有しなければならない。スパイラルフロー試験は一定のラム圧印加下で射
出溶融流動性を測定するものである。スパイラルフローの程度は所定の樹脂配合
物に適切な射出成形金型ダイのサイズおよび形状の制限の予測を提供する。試験
は傾斜した60インチスパイラルフロー金型を用い、1/8インチx3/16インチの四角
形断面ダイの標準断面ダイをVan Dorn射出成形機との組み合わせで用いる。一般
に、成形温度は55℃に設定し、射出溶融体圧力は一定の圧力であり、一定の射出
時間、クランプ時間、および金型開放時間であり、一定の総サイクル時間を提供
する。特定の直径およ
びL/Dのスクリューを用いる。ノズルでの原料温度も標準化される。ポリマーが
用いる金型のパターンに入って流れることができるときにスパイラルフローは適
切である。スパイラルフローの程度は可塑剤の分子量、ポリビニルハロゲン化物
の分子量および用いる強化剤および他の材料の量により変化する。望ましいスパ
イラルフローは少なくとも15インチであり、好ましくは少なくとも25インチであ
り、より好ましくは少なくとも35インチであり、そして最も好ましくは少なくと
も40インチである。従来の知識とは反して、0.4〜0.85のI.V.の比較的に低分子
量のポリビニルクロリドは0.9以上の分子量のPVCよりも本発明において良好に機
能することができることが判った。ポリビニルクロリドの分子量が0.5〜0.7の範
囲であるときには、最良の溶融強度および流動性の組み合わせを示し、そして項
分子量PVC（1.0より大きなI.V.）の使用と同一のスパイラルフローを提供するた
めに、より少量の可塑剤が必要であることが示される。
本発明において用いる可塑剤はPVCとの組み合わせで単一相形態になる程度にP
VC混和性の可塑剤である。可塑剤はThe Technology of Plasticizers，Sears an
d Darby，John Wiley and Sons，New York（1982）ch.４に教示されている可塑
剤を含み、それらを引用により明細書中に取り入れる。適切な可塑剤はポリマー
のまたはモノマーの、例えば、高いTgの固体または低いTgの材料であってよいが
、単一相で単一のTgがその組み合わせから得られる程度に混和性でなければなら
ない。好ましい可塑剤は液体である。用いる可塑剤の量は4x10-5°Ｋ-1以下のCL
TEに低下するために必要な最小量である。一般に、繊維含有率が10重量％以上の
ような充分な高さであるならば、少なくともPVCI00重量部当たりに５重量部（5p
hr）はCLTEの顕著な低下を提供するために充分である。好ましい組み合わせは約
20phr〜85phrの可塑剤を含む。繊維の量および可塑剤含有率の選択に
より、引張弾性率およびCLTEの望ましい組み合わせを得ることができる。
10,000未満の分子量の適切なポリエステル、特にグルタル酸またはセバシン酸
から誘導されるポリエステルの可塑剤の例はフタル酸エステル、トリメリット酸
エステル、エポキシド、脂肪族ジエステルおよび燐酸エステルを含み、それらの
混合物を含む。フタル酸エステル、トリメリット酸エステルおよびエポキシドは
好ましい。好ましいフタル酸エステルの例はフタル酸ジオクチル、フタル酸ジイ
ソオクチル、フタル酸ジイソデシル；およびヘプチル、ノニルおよびウンデシル
フタル酸エステルのような混合アルキルエステルを含む。好ましいトリメリット
酸エステルはトリメリット酸トリオクチルおよびトリメリット酸トリイソノニル
である。好ましいエポキシドはエポキシ化大豆油およびエポキシ化アマニ油を含
む。本発明において用いるときに、単一の可塑剤を用いてよく、または２種以上
の混和性可塑剤のブレンドを用いてもよい。好ましいブレンドは樹脂100重量部
当たり85重量部のフタル酸ジオクチルおよび樹脂100重量部当たり５重量部のエ
ポキシ化大豆油のブレンドである。
用いる繊維強化材の量は非構造部品（A）の約３重量％〜約50重量％の範囲で
ある。好ましくは約６重量％〜約35重量％、より好ましくは10％である。存在す
る繊維強化材の最も好ましい量は所望の特性の特定の組み合わせにより、これら
の特性は要求を満たすように正確に誂えることができる。
適切な繊維強化材料の例は、Ｅ-ガラスのような様々なタイプのガラス繊維を
含み、カップリング剤を含んでもまたは含まなくてもよく、マット、織物または
非織物繊維またはチョップド繊維；ステンレススチール屑；アラミドまたはセル
ロース繊維のようなポリマー繊維、並びに２種以上の繊維の組み合わせを含む。
好ましい繊維強
化材料は８ミクロン以上の直径、好ましくは10〜13ミクロン、より好ましくは少
なくとも12ミクロン、そして最も好ましくは約13ミクロンの直径を有し、そして
1/8"（3mm）または1/4"（6mm）の長さを有する。代わりに、粒状または平板状或
いはその両方の充填剤が含まれてもよい。例としてはガラス充填剤および鉱物充
填剤の組み合わせであり、鉱物充填剤は球状または平板状の形状のいずれかであ
る。炭酸カルシウムのような粒状充填剤およびマイカまたはタルクのような平板
状強化充填剤は典型的なタイプである。繊維および平板状強化充填剤の好ましい
組み合わせはそれぞれ、30％繊維および10％平板、並びに20％繊維および20％平
板である。
本発明において用いるガラスはサイジングされていてもまたはされていなくて
もよい。好ましいサイズ剤またはカップリング剤はRahrigの米国特許第4,536,36
0号に開示されており、引用により明細書中に取り入れる。それはポリビニルア
セテートよりも基本的なサイジング含有被膜形成剤に取り込んだアミノシランカ
ップリング剤の使用を記載している。好ましい被膜形成剤はポリエーテル、およ
びシリル化ポリアザアミドである。ジアミノシランおよび好ましい被膜形成剤は
ガラス繊維上に存在するときに、より高い物性が見られる。
部品（A）を調製するために、初期配合工程において最初に可塑剤とポリビニ
ルクロリドを混合することが好ましい。繊維強化剤は次に加えられる。混合の結
果として、強化材料は初期的に長いガラス繊維であってもまたはそうでなくても
、粉砕され、そして破壊され、混合物全体にわたって比較的に均質に分散される
であろう。複合材の調製の特定の方法は、PVC、用いるならば、加工助剤、可塑
剤、安定剤、充填剤または顔料、および潤滑剤をヘンシェルミキサー中で混合す
ることを含む。粉末混合物はBuss往復押出機中で熱および
剪断下で可塑化される。ガラス繊維が加えられるホッパーおよびフィードスクリ
ューを押出機に具備させることが好ましい。ポリマー配合物およびガラスの混合
物は溶融体全体にわたってガラスを均質に分散させるために剪断される。混合物
はペレットにされ、そして後に成形され、押出され、そして造形熱可塑性プラス
ティック製品を形成するように従来のいずれかの方法で造形されることができる
。
別法は、直接的に溶融体混合物を製造すること、および直接的に最終製品に造
形することによる方法を組み合わせるものである。市販のPVC押出または射出成
形法を用いるための特別な注意は必要ない。
製品は加圧下で溶融体を流動化するために充分に高い温度で形成されるであろ
う。用いる温度および加工レベルは樹脂粒子を溶融させ、そしてマトリックスの
完全な可塑化を確実にするために充分に高い。圧力は製品を押出すまたは溶融組
成物を金型パターンに射出する、異なるプラスティック基材のような別の熱可塑
性プラスティック成分と複合材製品を同時押出するまたは同時射出するために充
分に高いべきである。通常には、このような温度範囲は約175℃〜約235℃であり
、そして好ましくは約180℃〜約210℃である。圧力は一般に押出、同時押出、同
時射出または積層プロセスで遭遇する圧力である。組成物は圧縮成形においても
有用であるが、この方法は商業法としては好ましくない。
例Ｌ〜Ｍ
次の実施例は、方法においてガラス繊維およびタルクの両方が40および50重量
％以下で混合されることができ、そして良好な物性に加えて低いCLTEの利点を達
成することができることを例示するために調製された。次の成分はヘンシェルミ
キサー中でバッチ混合し、ガラス繊維を取り込むための下流ポートを具備した往
復一軸押出機
に強制フィードすることにより混合された。
次の重量％が得られるような量のガラスをポートを通して導入した。
射出成形試験プラックを調製し、そして次の物性を測定した。
ＬおよびＭの上記のデータから、射出成形した試料は、望ましい混合性、応力
／歪み、衝撃強度およびPVC混和性可塑剤の使用なしで得られるよりも低いCLTE
を示すことが判る。弾性率は剛性の指標ではないが、使用方法が非構造用途用で
あることが理解される。望ましい特性は2.9x10-4°Ｋ-1未満のCLTEであり、そし
て１ft-lb／inchノッチよりも大きい衝撃強度であり、それは有意な量の従来の
耐衝撃性改良剤を含まない剛性PVC強化複合材と比較して改良される。