JPH09505329A - 繊維含有プラスチック、その製法、繊維含有顆粒、繊維含有ポリマーコンパウンド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、繊維填料で変性されているプラスチック材料に関する。プラスチック材料としては、殊に、約２００℃を上回る溶融温度を有する熱可塑性物質がこれに該当する。繊維填料として、セルロース繊維及び／又は変性されたセルロース繊維を、約２０％までの使用濃度で使用する。

Description

【発明の詳細な説明】 繊維含有プラスチック、その製法、繊維含有顆粒、 繊維含有ポリマーコンパウンド 本発明は、繊維含有プラスチック、その製法、繊維含有顆粒、繊維含有ポリマ ーコンパウンドに関する。 心地よい外観を得るために、プラスチック、殊に熱可塑性プラスチックを繊維 で変性することが多く試みられている。一方では、プラスチックの機械的損傷を 、充分に除くことができなかったので、その際得られた結果は、常に不満足なも のであった。 このことは、殊に、プラスチックマトリックス中への繊維導入が、殊に、繊維 末端の所で不充分であったということに起因する。これにより生じる切欠き作用 が、繊維末端の範囲のプラスチックに応力集中をもたらし、その結果、総じて、 プラスチックの機械的強度が低下した。 他方では、これにより、材料脆弱化が生じ、その結果、このように変性された プラスチックは、使用することができなかった。 前記の欠点は、殊に、ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維との結合で生じた 。 更に、後者は、これらは決定的に、曲げに対し不安定であるという欠点を有す る。これにより、部分的に 、炭素繊維が、押出加工の間に壊れ、引き続き、短い残片としてプラスチック表 面から飛び出す。このようなプラスチックは、工業的な用途に使用することはで きない。この不所望な特性に関する概要は、Ullmann,encyclopaedia of industr ial chemistry 1992，Vol．A 20，P732以降に記載されている。 更に、合成繊維を、繊維填料として熱可塑性物質中に導入することが試みられ ている。しかし、これは、合成繊維の早期の溶融をもたらした。これにより、一 方では、繊維組織が損傷された。他方では、繊維外観が、殊に、クリンプ−模様 を見逃すことができないことにより害された。更に、合成繊維の場合には、ポリ マーとプラスチックとの色混合が生じることは決して避けられず、その結果、最 終的に必要な色は、常に、プラスチックの色及び合成繊維の色により影響を受け る。 従って、本発明の課題は、導入繊維にも関わらず、良好な機械的強度を示し、 かつ繊維の染料とプラスチックの染料とに交換作用が生じない繊維含有プラスチ ックを提供することである。 本発明は、この課題を請求項１に記載のプラスチックにより解決している。 本発明によれば、繊維の決定的に良好な分散性に基づき、プラスチックマトリ ックス中に良好に一様な繊維分布が生じるという利点が得られる。 この利点は、繊維填料としての繊維を、予備押出しされた顆粒の形で、プラス チックと共にもう１回、一緒に押出すことができることにより、繊維が、プラス チックマトリックスと組み合わせた場合に有するその有利な特性を失うことなく 、更に改善することができる。繊維の２回の押出し（顆粒の製造のための予備押 出し及びプラスチックとの充分に混和した押出し）により、一緒にしたプラスチ ック中での繊維の非常に均一な分布を達成することができる。この利点は、例え ば、炭素繊維を使用する場合には、観察することができなかった。反対に、炭素 繊維の場合には、これらが、押出しの間に互いにちぎれ、かつすり切れる程に混 和されすぎ、かつ機械的に負荷される危険が常にある。 この利点は、天然又は半合成繊維と相応するプラスチックとの組み合わせによ り達成される。この際、本発明は、これらの繊維は、比較的弾性かつ柔軟である が、その際、即座にある程度の機械的結合を示し、その結果これらが実質的に、 かつ専ら完全にそれぞれのプラスチックマトリックス内に導入しうるという認識 を利用している。プラスチック表面からの繊維末端のはみ出しは、観察すること はできなかった。 従って、これらの理由から、初めて、プラスチックと繊維との組み合わせによ り、所望のプラスチックを生ぜしめることができたというのが、本発明の認識で ある。 その際、上限内の重量部を有する繊維量を、依然として、良好にニーダーを用 いてプラスチックマトリックス中に導入することができる。 繊維は、単一の物質から、又は数種の繊維の混合物からなっていてよい。純粋 なセルロース繊維と変性されたセルロース繊維との混合物も、所望の特性を有す ることを観察することができた。殊に、純粋なセルロース繊維と変性されたセル ロース繊維との組み合わせは、それぞれの繊維のそれぞれ有利な特性を本発明の ために利用する更なる可能性を開く。 更に、殊に、次のことを記載することができる： 熱安定性、物理的ポリマー特性への影響がないこと、高い光−及び／又は天候 堅牢性、引き裂き強度（例えば、高モジュール繊維）。 その際、既に、たった２種の繊維成分を有する混合物が、前記の利点を保持し たままで、製造されたプラスチック部材の光学的外観を顕著に改善することを観 察することができた。 これに関連して、殊に、請求項５に従い、レーヨン／ビスコース繊維混合物か らなる繊維混合物を挙げることができる。ちなみに、即ちレーヨン及びビスコー スのそれぞれの成分割合は、本発明の制限を受けず、１００−０％であってもよ いといいうる。 更に、本発明のもう１つの利点が生じる：本発明で は、要するに原則的に、全ての可能なセルロース繊維を、任意の濃度で、相互に 混合することができる。 その際、個々の繊維成分を、そのものとして使用できるか、又は繊維成分を、 適当な染料で、ステープルファイバー形成の前又は後に染めることができる。 非常に良好な結果が、紡糸ノズル染色された繊維（spinnduesen gefaerbten F aser）で得られる。このことは、紡糸ノズル染色された繊維の場合には、着色顔 料とプラスチックとの直接的な接触が起こらないことに起因する。従って、繊維 の着色顔料によるプラスチックの着色は停止すると考えられる。 各繊維濃度の広い変動幅の利点は、セルロース繊維のプラスチックマトリック ス中での濃度が特定のパーセントに限られていることに基づく。その際、充分な 繊維導入が、辛うじて観察できた２０％が限界値である。その際、レーヨン−/ ビスコース繊維の場合には、繊維容量割合は、プラスチック割合と同程度である 。 その際、変性されたプラスチックの特性は、前記の限界値を保持する限り、繊 維混合物におけるそれぞれの繊維−成分割合に原則的に無関係である。 その際、本発明は、殊に、このプラスチックマトリックスが、その色が繊維の 色と対照的なプラスチックからなるので注目される。 このようなプラスチックでは、殊に、プラスチック マトリックス内に導入された繊維を、容易に外から取り出すことができ、これに より、ある程度の深み効果（Tiefeneffekt）が生じる。更に、このような繊維長 さで変性されたプラスチックは、実質的に汚れに敏感な傾向を示すことを確認す ることができた。 その際、粒起は、光反射を減少させるので、殊に、表面を粒起させることで、 深み効果を改善することができた。従って、プラスチックの深部に導入された繊 維も、明白に見ることができるようになった。 しかしながら、塞がれたプラスチック表面は、突出した繊維末端を有さずに合 成皮革のような手触りを示す。 その際、いくつかの使用分野、殊に、自動車分野で使用する場合には、従来、 装飾的改善を得るためにプラスチックを塗装していたことは公知である。繰り返 し再利用性への要求の増大に応じて、このようなプラスチックは、将来は商取引 することはできない。ここに、本発明の本質的な利点がある。 本発明のプラスチックは、この影響のない繊維特性の故に、ほぼ任意に頻繁に 再利用可能である。殊に、数回の処理工程の後にも、繊維によるプラスチックマ トリックスへの色の影響は生じないことが観察された。従って、その織物特性も しくはその装飾的特性が、数回の再利用過程の後にも保持されたままであるプラ スチックが製造された。 請求項３に記載の繊維直径が、有利であると判明しており、その際、殊に、数 種の繊維からなる混合物の場合には、個々の種類の繊維の繊維直径は、同一では なく調和すべきである。 本発明により変性されたプラスチックは、殊に、内部及び外部の車両構成部材 中で使用することができる。 プラスチック材料としては、請求項１０に記載のポリマー及び殊に、例えばポ リオレフィン、ポリカーボネートと組み合わせたＡＢＳ又はポリアミドもしくは ＡＢＳと組み合わせたＰＶＣ、即ち、ブレンド−もしくは混合ポリマーが、これ に該当する。 特に指摘すべきであるが、ポリプロピレンも非常に重要である。 その際、前記のポリマーは、請求項１２の記載に従い、それぞれ有機及び／又 は無機顔料及び／又は染料と組み合わせて使用することができる。 殊に、着色添加物は、顆粒、ペースト、細粒又は粉末を含む全ての調製物を有 していてよい。 殊に、いわゆる”マスターバッチ”としての調製物及び／又はいわゆる”ポリ マーコンパウンド”としての調製物については、本発明の範囲では、特に言及す る必要がある。ここで、マスターバッチが、１〜２％の添加で供給される添加物 物質の高富化された混合物であることから出発する。従って、これらの調製物の 特に有利な点は、僅かな添加量により、容易な配量を均一な処理で行うことがで きることである。 更に、有利な調製物としては、ポリマーコンパウンドがこれに該当する。本記 載の範囲では、ポリマー−コンパウンドの場合に、最終生成物の製造のために必 要である限りのポリマー又はプラスチックとその他の添加剤との処理済みの混合 物から出発してよい。 このような組み合わせは、それぞれ用途に応じて、全ての慣用の添加剤と組み 合わせることができる。殊に、ここでは、光保護剤、例えばＵＶ−吸収剤、同様 に、帯電防止剤又は熱安定剤が使用される。 車両構成部材に関しては、防火剤を導入可能なことに、本質的な観点を合わせ るべきである。 特定の技術的目的のために、離型剤を使用することもできる。 填料としては、例えばタルク及びチョークを使用することができ、その際、変 性されたプラスチックが、前記の特性を失うことはない。 更に、熱可塑性プラスチックのみではなく、同様に良好に熱硬化性プラスチッ ク、フォーム物質及び弾性プラスチックも、本発明の使用で変性することができ ることを、明確に言及すべきである。 更に、加工処理方法には、射出成形、同様に、回転成形並びに平面シート、プ レート、チューブ又はその他の異形材のための押出し成形を挙げることができる 。 数回の押出しが、本発明の繊維填料に影響を及ぼすことはないことは明らかで ある。 更に、本発明の繊維填料は、ボトルブロー成形（Flaschenblasverfahren）又 は射出ブロー成形でも、例えば不飽和ポリエステル樹脂もしくはＰＵ−樹脂、フ ェノール樹脂、アミノ樹脂、モノマーＰＭＭＡの注型でも同様に使用することが できる。 その際、本発明により変性されたプラスチックの製造は、全ての慣用のプラス チック加工処理装置で簡単な方法で実行することができ、その際、相応するプラ スチック、例えばポリマーを、繊維含有プラスチック顆粒と一緒にし、かつ相応 する加工品、部材、半製品に、例えば押し出すことができる。 その際、顆粒を、例えば約０．５〜２０％の割合でポリマーに添加する。顆粒 は、本発明では、添加剤及び天然又は半合成繊維、例えばセルロースステープル ファイバーを含有する。 その際、それぞれの顆粒割合は、所望の充填率及び所定の光学的作用により予 め決定することができる所望の繊維割合に依存する。更に、顆粒割合は、半製品 、成形部材、加工品のそれぞれの色濃度により決まる。 顆粒は、１ｍｍ〜４ｍｍの長さ並びに１ｍｍ〜３ｍｍの直径を有するのが有利 である。 本発明の主な利点は、プラスチックマトリックスの基本的な色調が、セルロー ス繊維及び／又は変性されたセルロース繊維により影響されないこと、並びにセ ルロース繊維及び／又は変性されたセルロース繊維の熱安定性の故に、プラスチ ックを少なくとも２８０℃までの処理温度で加工処理することができることであ る。 原則的に、本発明の範囲では、加工処理温度の上限は記載しない。このことは 、加工処理温度は、殊に、押出機中で、局部的に非常に高くなり得、またプラス チックの溶融温度は、かなり低いということである。従って、問題の限界温度は 、それぞれ伝熱法則により、最高加工処理温度の範囲に合わされる。しかしなが ら、原則的に、加工処理温度と繊維の炭化温度との間に、ある程度の間隔が与え られるべきであると言うことができる。 実施例： 図１〜２に示された実施例のために、先ずマスターバッチを次のように製造し た： マスターバッチは、顔料２０重量部及び繊維填料レーヨン／ビスコース（スピ ンブラック（Spinnschwarz）１７dtex、ステープルファイバー長さ０．８〜１ｍ ｍ１５重量部を含有した。ポリプロピレン６５％重量部の更なる添加下に、これ らの成分を二軸スクリュー押出機中で均質化し、かつ分散させた。引き続き、直 径 ２ｍｍ及び長さ３ｍｍの粒度を有する顆粒に加工した。 このマスターバッチから、ポリプロピレン１００％に対して、４％重量部のみ を、ポリプロピレンと共に慣用の押出し機中に導入し、かつ射出成形で４ｍｍの プレートに射出成形した。 更に、図１に示すように、繊維填料は、プレート状試料の全面に渡り均一に分 布している。プレート表面に存在するレーヨン／ビスコース繊維が見られるだけ でなく、ある程度の深み効果が存在することも明らかである。 更に、図２は、他のプレート試料を示している。右側の範囲に、この板状試料 に、４つの段Ｉ−ＩＶを設けると、プレート厚さにより、一様な分散を良好に認 識することができる。４つの段Ｉ−ＩＶは、見えているプレート上面に対して、 １ｍｍ、１．５ｍｍ、２ｍｍ、２．５ｍｍの差を有する。全プレートの厚さは、 ５ｍｍである。従って、段Ｉの切断面は、プラスチックプレートを通りプレート 表面に対して１ｍｍの差を有する切断面、段ＩＩの切断面は、プラスチックプレ ートを通りプレート表面に対して１．５ｍｍの差を有する切断面に相応する。 原則的に、完成品中のレーヨン／ビスコース繊維の分布に関して、プラスチッ クプレートの上面からのそれぞれの差に関わらず、違いは認められなかった。こ のことは、数回の実験で保証された。 従って、本発明は、有利な実施形で、プラスチック１００重量部に対して少な くとも１種の天然又は半合成繊維（生物学的に製造されたセルロース繊維を除く ）を含有するプラスチック０．０１〜２０重量部を有する繊維含有プラスチック に関し、その際、天然繊維は、木綿、ジュート又はリネンから選択される植物性 繊維又は羊毛からの動物性繊維であり、かつ半合成繊維は、セルローススピンフ ァイバーであり、かつその際、プラスチックは、プラスチックマトリックスの色 が、繊維の色とコントラストを有するので、深み効果を有する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 25/00 ＬＤＱ 7446−4Ｊ Ｃ０８Ｌ 25/00 ＬＤＱ 27/00 ＬＥＬ 9062−4Ｊ 27/00 ＬＥＬ 59/00 ＬＭＰ 8619−4Ｊ 59/00 ＬＭＰ 69/00 ＬＰＱ 8933−4Ｊ 69/00 ＬＰＱ 75/04 ＮＧＪ 8620−4Ｊ 75/04 ＮＧＪ 77/00 ＬＱＴ 9286−4Ｊ 77/00 ＬＱＴ 79/08 ＬＲＣ 9285−4Ｊ 79/08 ＬＲＣ 81/06 ＬＲＦ 8619−4Ｊ 81/06 ＬＲＦ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プラスチック１００重量部に対して、少なくとも１種のセルロース繊維０ ．０１〜２０重量部を有する繊維含有熱可塑性プラスチックにおいて、セルロー ス繊維は、プラスチックが、深み効果を有するようにプラスチックマトリックス の色とコントラストを有して、紡糸ノズル染色されている紡糸されたビスコース 繊維であることを特徴とする、繊維含有熱可塑性プラスチック。 ２．深み効果の改善のために、粒起表面を形成する、請求項１に記載の繊維含 有プラスチック。 ３．紡糸されたビスコース繊維は、５０μｍ〜５ｍｍの繊維長さ及び／又は１ μｍ〜５００μｍの繊維直径を有するステープルファイバーである、請求項１又 は２に記載の繊維含有プラスチック。 ４．ビスコース紡糸繊維が、羊毛タイプ又は木綿タイプに由来する、請求項１ から３のいずれかに記載のプラスチック。 ５．プラスチックは、低圧−ＰＥ、高圧−ＰＥ、ポリプロピレン、ＰＭＭＡ、 ＰＶＣ、ポリ塩化ビニリデン、ＰＴＦＥ、ポリアミド、芳香族ポリエステル、ポ リカーボネート、ポリスルホン、ポリスチレン、ポリアセタール、スチレンとア クリルニトリルとからの熱可塑性コポリマー、ポリイミド、スチレンとブタジエ ンとからの熱可塑性コポリマー、ＡＢＳ、ＰＵ−樹脂、合成ゴム、エチレン−プ ロピレン−エラストマー、ＰＰＥＰＤＭ、スチレンとブタジエンとからの弾性コ ポリマー、スチレンとクロロプレンとからの弾性コポリマー及びＰＵ−フォーム から選択されている、請求項１に記載のプラスチック。 ６．プラスチックが、ブレンド−又はコポリマーである、請求項５に記載のプ ラスチック。 ７．更に、慣用の助剤及び添加物、例えば染料及び顔料、填料、添加剤を含有 する、請求項１から６のいずれかに記載のプラスチック。 ８．プラスチック含有マスターバッチ１００重量部に対して、請求項１から４ に記載の少なくとも１種のビスコース繊維０．０１〜８０．００重量部を含有す し、その際、プラスチックは、請求項５又は６から選択されている、殊に、顆粒 形のマスターバッチ。 ９．プラスチック含有ポリマーコンパウンド１００重量部に対して、請求項１ から４に記載の少なくとも１種のビスコース繊維０．０１〜８０．００重量部を 含有し、その際、プラスチックは、請求項５又は６から選択されている、殊に、 顆粒形のポリマーコンパウンド。 １０．プラスチックを、繊維／繊維混合物と一緒に、同時の混合下に熱加工す ることにより均質化し、かつ分散させる、請求項１から９のいずれかに記載の繊 維含有プラスチックの製法。 １１．熱加工のための出発顆粒として、全顆粒１００重量部に対して、繊維０ ．０１〜８０．００重量部を有する繊維含有マスターバッチ又はポリマー−コン パウンドを使用する、請求項１０に記載の方法。