JPS5817548B2 - 繊維強化ポリアミド樹脂組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、改良されたウェルド強さを有する成形品を与
えることのできる繊維強化ポリアミド樹脂組成物に関す
るものである。

強化ポリアミド樹脂、とくに繊維状強化材で強化された
ポリアミド樹脂は、強度・剛性・耐衝撃性・表面光沢・
耐油性・耐薬品性・耐熱性および耐久性などの諸性質が
すぐれているので、自動車・家電・機械などの部品とし
て多量に使用されている。

最近とくに省エネルギーという観点から、乗用車・オー
トパイ・農機および船外機その他いわゆる車輌は、軽量
化の要請がますます強く、従来金属を使用している部品
を繊維強化ポリアミド樹脂に変える動きが顕著になって
おり、近い将来その需要量は現在に比し数倍大きくなる
ものと期待される。

しかしながら従来金属が使用されている分野をプラスチ
ックに代替えするためには、プラスチック材料としての
信頼性が、これまでの用途に比べて数倍要求されるのが
実状である。

繊維強化ポリアミド樹脂は本来耐熱性や耐溶剤性のすぐ
れているポリアミド樹脂をガラス繊維などの繊維状強化
材で強化し、成形材料としての信頼性を著しく高めたも
のであるが、その成形品においてはウェルド部分の強度
が劣るという致命的な欠点を有している。

すなわち、繊維強化ポリアミド樹脂はその成形過程にお
いて必然的に生ずる溶融樹脂が衝突し合う部分（ウェル
ド部）に融着不足、繊維状強化材の配向およびエアの抱
き込みなどを生じ、これに起因してその部分の強度が非
ウェルド部に比し低下するため、ウェルド部が選択的に
破壊の原因を招く原因を秘めているのである。

したがって上記欠点を回避するためには成形品にウェル
ド部ができないように金型を設計するか、またはウェル
ド部を成形品の強度上重要でない個所へ持ってい（よう
な工夫がなされているが、成形品の形状、用途によって
は上記処理で対応できない場合があり、いずれにしても
繊維強化ポリアミド樹脂の用途が著しく制限されている
のが現状である。

そこで本発明者らはウェルド部強度が改良された成形品
を与えることのできる繊維強化ポリアミド樹脂を得るべ
く鋭意検討した結果、ポリアミド樹脂と繊維状強化材か
らなる系に、さらに２−を−ブチルハイドロキノンを共
存せしめることによって、上記目的が効果的に達成でき
ることを見出し本発明に到達した。

すなわち、本発明はポリアミド樹脂と繊維状強化材と２
−ｔ−ブチルハイドロキノンからなる繊維強化ポリアミ
ド樹脂組成物を提供するものである。

本発明組成物におけるウェルド部強度向上効果のメカニ
ズムについては明確ではないが、おそら（２−ｔ−ブチ
ルハイドロキノンが溶融樹脂の融着性を向上させるため
と推定されろ。

本発明で使用するポリアミド樹脂とはナイロン６、ナイ
ロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１２、ナイロン
１１、ナイロン１２またはこれらを主成分とする共重合
体などの内の一種以上を主成分とするものである。

本発明で用いることのできる繊維状強化材としては、ガ
ラス繊維、炭素繊維、芳香族ポリアミド繊維あるいは各
種ウィスカなどがあげられる。

また、ワラステナイト、マイカ、メルク、炭酸カルシウ
ムまたは無水ケイ酸などのいわゆる充填材入りのポリア
ミド樹脂に本発明を適用することもできるが、これらの
充填材入りのポリアミド樹脂は、元来強度の大きな材料
ではないので、本発明の２−１−ブチ）ｖハイドロキノ
ンを包含せしめて、ウェルド部強度を改良しても大きな
メリットにはなりにくい。

しかしこれらの充填材と繊維状強化材との両者を含む強
化ポリアミド樹脂に対しては、本発明を適用することに
よって大きな効果が得られる。

本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物中での繊維状強
化材の含有率は５〜７０重量％の範囲から選ばれる。

本発明の強化ポリアミド樹脂組成物中での２−ｔ−７”
ｆルハイドロキノンの含有率は０．０５〜１０重量％、
とくに０．１〜６重量％の範囲から選択され、含有率が
０．０５重量％以下においてはウェルド強さの改良効果
が小さく、１０重量％をこえるとそれ以上の改良効果は
望めず、かえって他の物性が阻害されるため好ましくな
い。

なお、本発明において２−ｔ−ブチルハイドロキノンの
添加方法にはとくに制限をつけるものではない。

たとえば、繊維状強化材とポリアミド樹脂を溶融混練す
る際に添加する方法、すでにある繊維強化ポリアミド樹
脂とＬ−ブチルハイドロキノンとをトライブレンド成形
する方法およびポリアミド樹脂、強化ポリアミド樹脂ま
たは強化ポリアミド樹脂の相溶性をもつ第３成分を用い
て、２− ｔ −７’チルハイドロキノンのマスタペレ
ットヲつ（つておき、それを強化ポリアミド樹脂で希釈
して成形する方法が挙げられる。

また、２−ｔ−プチルハイドロキノンはポリアミド樹脂
の重合時に添加することも可能である。

本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、射出成形、
ブロー成形または射出ブロー成形など、溶融樹脂が流動
状態で融着する工程をもつ成形法全般に適用できる。

押出成形では一般にはウェルド部は発生しないが、特殊
なダイス形状において、溶融樹脂の流れがダイス中で土
つ以上に分岐し、その後の工程で融着して製品となるよ
うな場合には適用できる。

その他成形品の二次加工においてスピンウェルド、熱板
融着、超音波接着などの方法で、繊維強化ポリアミド樹
脂を局所的に融解した後、圧着して接合する方法にも適
用できる。

なお、本発明の組成物にはウェルド部強度およびその他
の物性を阻害しない範囲において、他の充填剤・顔料・
難燃剤・安定剤・離型剤・滑剤などの他の添加剤を含有
せしめることができる。

以下に本発明の効果を実施例によって具体的に説明する
。

実施例 １ ガラス繊維（シラン処理）３０重量％で強化したナイロ
ン６６（東し■ＣＭ３００１Ｇ−３０）ペレット１００
重量部に対して、２−ｔ−ブチルハイドロキノン粉末０
．３重量部を添加して、ポリエチレン袋中でよく混ぜて
射出成形に供した。

射出成形機は、名機製作所■製５Ｊ−３５Ｂを用い、シ
リンダ温度２８０℃、金型温度８０℃、スクリュー回転
数８ Ｏｒｐｍ、射出圧力２６０ｋｇ／ｃｒＡ、成形サ
イクルは射出時間が１０ ｓｅｃ、冷却時間が１０ ｓ
ｅｃ 、取出し時間を含めて計約３０ ｓｅｃの成形条
件で、ウェルドテスト用金型（厚さ％“ＯＡＳＴＭＩ号
ダンベルの形状で、その両端にゲートを設けて、中心部
で溶融樹脂が融着するようにした金型）を使ってテスト
ピースを得た。

成形後のテストピースをシリカゲルを入れたデシケータ
中に入れ、２３℃の温調室で２４ ｈｒｓ以上放冷し、
次いでＡＳＴＭＤ７９０に準じた曲げ試験を行なった。

すなわち、スパン間距離を５０朋とし、下方支持台２点
の中間にウェルド位置がくるようにテストピースをセッ
トし、曲げ速度ｌｌｎｍ７分で破壊強度および破壊たわ
みを求めた。

他に成形圧力を約６００ ｋｇ／ｃ４と変える以外は同
じ条件で、ＡＳＴＭＩ号ダンベルおよび衝撃試験片を成
形し、引張試験はＡＳＴＭＤ６３８、衝撃試験はＡＳＴ
ＭＤ２５６に準じて測定した。

結果を以下に示す。

ウェルド部曲げ強 □５□。

’Ｑ／ｃｎｔさ ウェルド部曲げた ３．□□□ わみ 引張強さ １９３０ ｋｇ／ｃｒＡ引張伸び
５．６％ ノツチ付衝撃強さ １０．５１ｙ ０ｃｍ／ｃｍ／
ッヶ（３Ａ“厚） ノツチなし衝撃強 。

□ ｋｇ −ｃｍｌｏ、Ａさく！Ａ“厚） なお、２−ｔ−ブチルハイドロキノンを添加せずに０Ｍ
３００１Ｇ−３０について同じように試験した結果は次
の通りであった。

ウェルド部曲げ強 １、。

Ｏｋｇ／ｃｒｉｖさ ウェルド部曲げた ２．１１１Ｌ１ｎわみ 引張強さ １９４０ ｋｇ／ｃｒＡ引張伸び
５．５％ ノツチ付衝撃強さ １０．２ ｋｇ ８ｃｍ／ｃｙ
ｎ ／ツケ（％“厚） ノツチなし衝撃強 ５８ ｋｙ 、ｃｘ／ｃｒＡ
さく３Ａ“厚） 前記比較から明らかなように、本発明の繊維強化ポリア
ミド樹脂組成物のウェルド強さは、２−Ｌ−ブチルハイ
ドロキノンを添加していない一般の強化ポリアミド樹脂
に比べて約４０％向上している。

これと類似した化学構造をもつ２・５−ジ−ｔ−ブチル
ハイドロキノンを用い、他は全く同じ条件で試験した。

結果は次の通りであった。ウェルド部曲げ強さ
９６０ ｋｇ／ｃａウェルド部曲げたわみ
２．１ ｍｙｎ上記との比較から明らかなよ
うに、２・５−ジーも一ブチルハイドロキノンを添加し
た強化ポリアミド樹脂は、ウェルド強さの向上効果は認
められないのみならず、０Ｍ３００１Ｇ−３０のウェル
ド強さよりも低下しており、本発明の効果は２−ｔ−ブ
チルハイドロキノン特有の効果であることがわかる。

実施例 ２ 実施例１で用いたＣＭ３００１Ｇ−３０１００重量部に
対して２−ｔ−ブチルハイドロキノンを１０重量部を添
加してよく予備混合した後、３゜龍押出機で混練配合し
てマスタペレットヲっ（った。

なお押出機のシリンダ温度は２８０℃に設定し、スクリ
ュー回転数７Ｏｒｐｍで吐出量は約６ｋｇ／ ｈｒ 、
であった。

前記マスタペレットを７０℃で２０ ｈｒｓ真空乾燥後
、２−ｔ−ブチルハイドロキノンの添加率が０．１〜１
，０重量％になるようにマスタペレットと０Ｍ３００１
Ｇ−３０とをブレンドして射出成形し、各試験片のウェ
ルド強さを測定した。

成形条件および測定条件は実施例１と全く同じである。

結果を次表に示す。実施例１との比較から判るように、
２−ｔ−ブチルハイドロキノンの添加方法は、マスタペ
レット法であろうが、トライブレンド法であろうが、効
果には差が認められない。

また２−ｔ−ブチルハイドロキノンの添加率と効果の関
係については、０．１重量％でウェルド強さは約２０％
向上し、添加率が増えるにつれてウェルド強さは増大す
るが０．５重量％以上では効果が飽和する傾向がある。

この実験例から２−ｔ−ブチルハイドロキノンの添加率
は０．０５重量％以上を必要とすることがわかる。

また、添加率は多い程よいが、１重量％以上では添加率
を増やしても、増加量に見合う大幅な効果は認められな
い。

実施例 ３ ガラス繊維（シラン処理）４５重量％で強化したナイロ
ン６（東し■ＣＭＩ ０１１Ｇ−４５）ペンツ１１００
重量部に対して、２−ｔ−ブチルハイドロキノン粉末０
．３重量部をよく混合して射出成形した。

テストピース作製にあたり、実施例１と異なる条件はシ
リンダ温度を２６０℃としたこと、成形圧力をウェルド
テストピース用は４８０ｋｇ／ｃｒＡ引張および衝撃テ
スト用テストピース用は８５０ ｋｇ／ｃｒＡとしたこ
と以外は同じ条件で成形および測定を行なった。

結果は下記の通りである。ウェルド部曲げ強 １５３０
ｋｇ／ｃｒＡさ ウェルド部曲げた ４．５ｍｍ わみ 引張強さ ２１８０ ｋｇ／ｃｒＡ引張伸び
６．５％ ノツチ付衝撃強さ １□ ｋｇ−ｃｘ／ａｍ／ツケ
（！Ａ“厚） ノツチなし衝撃強 １１４ ｋｇ−Ｃｍ／ｃａさく
３Ａ“厚） なお２−ｔ−ブチルハイドロキノンを添加していないＣ
ＭＩ Ｏ１１Ｃ，−１５での測定結果は下記の通りであ
る。

ウェルド部曲げ強 １２６０ｋｇ／砿 さ ウェルド部曲げた ２．２１ わみ 引張強さ ２１５０ ｋｇ／ｃｒＡ引張伸び
６．５％ ７７チ付衝撃弓蛍さ １７．５ ｋｙ −ｃｒｔｔ
／Ｃｒｌ１ノツチ（％“厚） ノツチなし衝撃強 、。

７ ｋｇ −ｃｒａ／ｃｒＡさく％“厚） ナイロン６系の強化ポリアミド樹脂においても、本発明
の効果が認められる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ポリアミド樹脂と繊維状強化材と２− ｔ−ブチル
   ハイドロキノンとからなる繊維強化ポリアミド樹脂組成
   物。