JPS5949901B2 - フイラ−含有熱可塑性樹脂の射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフィラー含有熱可塑性樹脂を直接射出成形加工
する方法に関するものである。

さらに詳しくいえば１本発明は熱可塑性樹脂とフィラー
との混合物をポリテトラフルオロエチレンのフィブリル
により安定化し、フィラーの偏在化を防ぎながら直接射
出成形する方法に関するものである。

これまで、フィラー含有熱可塑性樹脂成形品を射出成形
方法により得る場合、熱可塑性樹脂とフィラーとを、あ
らかじめバンバリーミキサや連続混線機などにより混練
したものをペレット化して成形機に供給していた。

しかしながら、この方法は均質な成形品が得らねるとし
ても、樹脂単品の射出成形が単一工程で行なわれるのに
対し、２工程を要するため力旺費の増加を免れ得す、混
練工程において原材料のロスを生じ、全体としての歩留
りの低下を避は得す、さらにペレットを使用量に過不足
なく生産する必要があり、捷だ、各工程において樹脂が
加熱溶融されるために大きく熱劣化し、特にＡＢＳ樹脂
のように熱履歴によって劣化しやすい樹脂を用いた場合
にこの傾向が著しくなるという欠点がある。

そのうえ、フィラー含有樹脂ペレットは貯蔵、輸送中に
吸湿し、これをそのまま成形すると成形品に乳白色のス
ジ（シルバーストリーク）を生じ、その強度、外観を損
ねるので、使用前に乾燥するか防湿保存することを要し
た。

最近では、これらの欠点を軽減するために、フィラー含
有量の多いペレットを先ず製造し、成形時に、これと樹
脂単品を混合して使用する方法が行われているが、２工
程による方法であることには変りがない。

ところで、樹脂とフィラーを直接射出成形機に供給して
成形することは、樹脂ペレットにあっては、フィラーが
均一に分散せず、したがって、成形品中にフィラーが偏
在し、樹脂パウダーにあっては、フィラーの分散性はよ
い反面、成形機へのくい込み性か極度に低下するという
致命的な欠陥があり、例えばペレット状ポリプロピレン
単体ヲ１０秒でスクリュー内にチャージする射出成形機
にポリプロピレンパウダー７０重量部とメルク３０重量
部の混合物を供給するとチャージ時間が６０秒に増加し
、成形能率が著しく低下するなどのため従来性われなか
った。

最近では、混線能力を向上させた特殊な射出成形機が開
発されているが、フィラー含有量が多くなると分散不良
を生じるなどの欠点をもっている。

本発明者らは、汎用の射出成形機に熱可塑性樹脂とフィ
ラーとの混合材料を直接供給して良質の成形品を得るこ
とができる成形方法を開発するために鋭意研究を重ねた
結果、フィブリル化したポリテトラフルオロエチレンを
熱可塑性樹脂とフィラーの混合物中に配合し、ポリテト
ラフルオロエチレンの融点以下で加熱混合したものを用
いれば、その目的を達成できることを見出し、この知見
に基づいて本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、フィラー含有熱可塑性樹脂を射出
成形するに当り、熱可塑性樹脂３０〜８０重量部とフィ
ラー７０〜２０重量部との混合組成物１００重量部をフ
ィブリル化ポリテトラフルオロエチレン０．０２〜５重
量部で捕捉したのち、そのまま射出成形機に供給するこ
とを特徴とするフィラー含有熱可塑性樹脂の射出成形方
法を内容とする。

本発明で用いるポリテトラフルオロエチレンは、テトラ
フルオロエチレンの乳化重合により得られるディスパー
ジョン又はこれを分離造粒して得られるペースト押出用
ファインパウダーなどのようにフィブリル化できるもの
である。

このフィブリル化可能なポリテトラフルオロエチレンは
、ディスパージョンの場合、平均粒度約０．２ミクロン
の粒子で、約６０チコロイド水性懸濁液となっているし
、またファインパウダーの場合、この平均粒径約Ｏ，２
ミクロンの一次粒招が平均粒径約Ｑ、 ５ 、’ＦｉＷ
のアグロメレートした粉末となっている。

これらはいずれも市販されており、容易に入手すること
ができ、これらの粒子に圧縮、せん断を加えることによ
りフィブリル化する。

本発明で用いるフィブリル化ポリテトラフルオロエチレ
ンは、前記の粒子にあらかじめ圧縮、せん断を加えてフ
ィブリルとしたものでもよいし、また前記の粒子をその
まま熱可塑性樹脂とフィラーとの混合物に加えたのち、
圧縮、せん断してフィブリル化したものでもよい。

そして、このようにしてフィブリル化した状態で各成分
と十分に混合すると、フィラーと熱可塑性樹脂が、この
フィブリル化ポリテトラフルオロエチレンに捕捉されて
団粒状又は塊状となり、その自由流動性、非保形性、安
息角形成性等の性質を失い、その結果これらの混合物は
塑性変形性や保形性を備えるようになる。

本発明においては、フィブリル化ポリテトラフルオロエ
チレンを、フィラー及び樹脂の団粒化又は塊状化に必要
な量だけ添加する。

この量は、フィラーと樹脂との混合組成物１００重量部
に対し、０．０２〜５重量部、好ましくは０．１〜１．
０重量部である。

この範囲において、その添加量はフィラー又は樹脂の種
類、粒子径、フィラーと樹脂との配合割合、滑剤や帯電
防止剤などの他の添加剤の有無あるいは使用する混合機
の機種、混合条件などにより適宜選択される。

添加量が０．０２重量部よりも少ないと、十分に団粒化
又は塊状化できず、また５重量部よりも多いと、フィラ
ーの含有による成形品の剛性の向上化を妨げる。

一般に、混合組成物中のパウダー成分割合が大きいほど
、フィラー又は樹脂の粒子径が小さいほど、フィラーの
かさ比重が小さいほど、また混合機のせん断エネルギー
や供給熱量が少ないほど多量のポリテトラフルオロエチ
レンの添加を必要とする。

本発明におけるフィブリル化ポリテトラフルオロエチレ
ンを得るための原料としては１例えばテフロン６Ｊ（登
録商標、三井フロロケミカル社製）、テフロン６ＪＣ（
登録商標、三井フロロケミカル社製）、ポリフロンＦ１
０３（登録商標、ダイキン工業社製）、ポリフロンＤ−
１（登録商標、ダイキン工業社製）、 かどの市販品が好適である。

また、本発明において用いられる熱可塑性樹脂の例とし
ては、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリエステル
、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などをあげることがで
きる。

これらは単独で用いてもよいし、また２種以上を混合し
て用いてもよい。

使用に際しての形状は、パウダー状、ペレット状又はか
粒状のいずれでもよいが、好ましくはパウダー状のもの
である。

次に本発明で用いらＶるフィラーの例としては、ホワイ
トカーボン、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、タル
ク、マイカ、カオリン、水酸化アルミニウム、硫酸カル
シウム、硫酸バリウム、亜硫酸カルシウム、木粉、ココ
ナツツ殻粉又はやし穀粉など一般に熱可塑性樹脂の増量
剤や補強剤として常用される平均粒子径０．０１〜５０
ミクロン程度のものを挙（げることかできる。

また、フィラーの添加量は、熱可塑性樹脂３０〜８０重
量部処対Ｕ３７０〜２０重量部である。

この添加量が２０重量部未満では、フィラーの添加効果
を明確に発揮できず、７０重量部を超えるとでは、混合
組成物の溶融粘度が著しく高くなり、射出成形が困難と
なる。

本発明の実施に際しては、前記した成分に加えて、所望
に応じガラス繊維、アスベスト繊維などの長繊維状補強
剤、顔料、帯電防止剤、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、カップリング剤を添加することもできる。

本発明において、熱可塑性樹脂とフィラーの混合物をフ
ィブリル化ポリテトラフルオロエチレンにより捕捉する
のに用いる混合機については特に制限はなく、フィブリ
ル化が起るに十分な圧縮、せん断を加えられるものであ
る限り、任意に選択することができる。

このようなものとしては、例エハリポンプレンダー、ヘ
ンシェルミキサー、ニーダ−などの回分式混合機、熱媒
ジャケットを備えたスクリュー混合機などがある。

この混合物は圧縮、せん断に際して自己発熱するので外
部からの加熱は必ずしも必要ではない。

また、捕捉化処理は、混合物全体について一度に行う必
要はなく、混合物の一部について行った後で、さらに残
りを追加して行うと走もできる。

例えば、熱可塑性樹脂とフィラーとフィブリル化しうる
ポリテトラフルオロエチレンとを加熱混合し、ポリテト
ラフルオロエチレンをフィブリル化し、これによって粉
体状原料を拘束させてもよいし、また熱可塑性樹脂及び
フィラーのうちいずれか一方とフィブリル化し７うるポ
リテトラフルオロエチレンとを加熱混合し、ポリテトラ
フルオロエチレンをフィブリル化したのち、これにもう
一方の原料を加え、さらに加熱混合あるいは単に混合す
ることにより捕捉化してもよいし、さらに熱可塑性樹脂
及びフィラーのうちいずれか一方の原料の全部ともう一
方の原料の一部とフィブリル化しうるポリテトラフルオ
ロエチレンを加熱混合して、ポリテトラフルオロエチレ
ンをフィブリル化させたのち、残りの原料の全部を加え
さらに加熱混合あるいは単に混合することにより捕捉化
してもよい。

このようにして捕捉化されたものを、そのまま汎用の射
出成形機に直接供給することにより１作業性の低下なく
、品質の良好な成形品を得ることができる。

もちろん、混線性能のよい射出成形機を用いれば、より
一層、フィラーの分散化を高めることができる。

次に実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例 １ ポリプロピレンパウダー（住友化学社製・ＦＬ−６００
）、メルク（平均粒径８μ）及びフィブリル化性ポリテ
トラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（三井７０ロケミカ
ル社製・テフロン６Ｊ）の混合比を種々変えて、ジャケ
ット温度１５０℃のヘンシェルミキサで７分間混合して
原材料（１〜４）を調製し、これらを汎用の射出成形機
（日精樹脂工業社製・ＴＳ−１５０、射出量５オンス）
により、７６（縦）Ｘ７６（横）Ｘｌ、６（厚さ）朋の
板に成形し、その際の原材料のくい込み性及び成形品の
フィラー分散状態、フィラー含有量のばらつきを調べ、
また、このものから引張試験片−１号（ＪＩＳ Ｋ−７
１１３）を作製し、その引張強さを測定した。

これらの結果を、第１表に示す。なお、比較のために行
った試験（５〜１２）の結果を同じく第１表に示す。

この第１表から明らかなように、本発明方法によれば、
相対的に材料くい込みに要する時間が少なく、フィラー
分散状態も良好で、フィラー含有量のばらつきも比較的
少ない成形品を得ることができる。

なお試験番号１１及び１２のものは射出成形が不能であ
った。

実施例 ２ ポリプロピレンペレット（出光石油化学社製・Ｔ４００
Ｍ）、フィブリル化性ポリテトラフル第１なロエチレン
（ＰＴＦＥ）（ダイキン工業社製・ポリフロンＦ−１０
３）を用い、他は実施例１と同様に試料（１３及び１４
）を調製し、これらを混練性能の高い射出成形機（日本
製鋼新製・ＪＳＷ−Ｎ７０ＢｎＶ、射出量５オンス）に
より、実施例１と同様の板に成形し、試験した。

この結果を第２表に示す。

また、比較のために行った試験（１５〜１８）の結果も
同じく第２表に示す。

実施例 ３ 高密度ポリエチレンのパウダー（１９）←三片石油化学
社製・・・イゼツクス２１００ＧＰ）又はペレット（三
片石油化学社製・ハイゼツクス２１００Ｊ）、重質炭酸
カルシウム（平均粒径６μ）及びポリフロンＦ−１０３
の所定量を、ジャケット温度１２０℃のヘンシェルミキ
サで１０分間混合して調製した試料を、ミキシングノズ
ルＴＭＮ−１６，５（東し社製）を接続した射出成形機
（住友重機社製・ネスタールＮ３５０． 射出量９オン
ス、スクリューＬ／Ｄ＝１８）により、直径１５０ ｍ
ｆｆ１．深さ７０朋の半円球状の容器に成形し、その際
の試料くい込みに要する時間及び成形品のフィラー分散
状態とフィラー含有量を調べた。

この結果を第３表に示す。

なお、比較のために行った試験（２１及び２２）の結果
も、同じく第３表に示す。

実施例 ４ ハイゼツクス２１００ＧＰ６０重量部とマイカ４０重量
部との組成混合物１００重量部に対し、ポリフロンＦ−
１０３の添加量を種々変え、ジャケット温度１３０℃の
ヘンシェルミキサで１０分間混合して調製した試料（２
３〜２６）について、実施例１と同様の項目について調
べた。

その結果を第４表に、比較のために行った試験（２７〜
２９）の結果と共に示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フィラー含有熱可塑性樹脂を射出成形するに当り、
   熱可塑性樹脂３０〜８０重量部とフィラー７０〜２０重
   量部との混合組成物１００重量部をフィブリル化ポリテ
   トラフルオロエチレン０．０２〜５重量部で捕捉したの
   ち、そのまま射出成形機に供給することを特徴とするフ
   ィラー含有熱可塑性樹脂の射出成形方法。