JPS60106847A - スチレン系樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は２、補強材として無機質繊Ｍｔを含有する熱
１：＋１１１’？ｉ性樹１１１１組成物に係り、特に成
形品の表面状態が良好であると共に線膨張係数が小さい
という優れた動性を有するスチレン系樹脂組成物に関す
る。

近年、各種の機械讐素や電子部品等のエンジニアリング
的な分野においてもプラスチックの進出が著るしく、単
に機械的強度、態勢性、耐薬品性等（−１・愛れて７す
るというだけでなく、成形品の表面状態が良好で外観に
優れ、また、塗装が容易であり、さらに、線膨張係数が
小さくて気温等の温度変化の影響が少い寸法安定性の良
好なプラスチック材料が要求されている。

このような要求に応えるものとして、熱可塑性樹脂にガ
ラス繊維、炭素繊維、タルクや炭カル等の粉末又は鱗片
状物質、チタン酸カリウム等のウィスカー、等を単独で
又は２〜３種混合して配合することが行なわれている。

特に、機械的強度に優れた樹脂組成物を与えるものとし
ては、ガラス繊維にその他の炭素繊維、タルクや炭カル
等の粉末又は、鱗片状物質あるいはチタン酸カリウム等
のウィスカーを組合せて使用することが知られている。

し力化カがら、炭素繊維やチタン酸カリウム等のウィス
カーは高価な材料であり、これらをガラス繊維と組合せ
て使用することは樹脂組成物のコストの面から不利であ
り、また、タルクや炭カル等の粉末又は、１！ｉｉ片状
物質をガラス繊維と組合せて使用するとガラス繊維によ
る強度の向上が阻害される傾向を示し、さらに、ガラス
繊維を多量に使用すると、線膨張係数は小さくなって寸
法安定性が向上するが成形品の表面状態が悪化し、反対
（二、ガラス繊維の使用用が少いと、成形品の表面状態
は良好であるが線膨張係数が大きくなって寸法安定性が
低下するという傾向を示し、両者を共に満足し得る程度
にまで備えた樹脂組成物の開発が要言青されていた。

本発明者等は、かかる観１点に鑑み、単に機械的強度等
において優れ−Ｃいるだけでなく、成形品の表面状態が
良好で、かつ、線膨張係数が小さくて寸法安定性に優れ
、しかも、安価である樹脂組成物について鋭意Ｃ［究を
徂ねた結果、マトリックス樹脂としてスチレン系樹脂を
使用し、これにフィラーとしてガラス繊維とアスペクト
比５〜１００の摩砕鉱物繊維とを所定の割合で配合する
ことにより、ガラス繊維のみを使用した場合と比較して
、機械的強度については著るしい低下がなく、しかも成
形品の表面状態と線膨張係数の両者を共に満足する樹脂
組成物を得ることができることを見い出し、本発明を完
成したものである。

すなわち、本発明は、スチレン系樹脂２０〜９０重量％
と無機質繊維１０〜８０重量係とを主体とする組−酸物
であり、上記無機質繊維のうち８５〜１５重量慢がガラ
ス繊維であって、残りの１５〜８５重量係がアスペクト
比５〜１００の摩砕鉱物繊維であるスチレン系樹脂組成
物である。

本発明において、スチレン系樹脂としては、例えば、ポ
リスチレン、ポリメチルスチレン、ポリクロロスチレン
等のように、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレ
ン等のスチレン系単量体をそれぞれ単独で重合して得ら
れる重合体のほかに、これらのスチレン系単量体とこれ
と共重合し得る他の単量体やエラストマー等との共重合
体が包含される。スチレン系単量体と共重合し得る他の
単量体としては、例えは、アクリロニトリル、メタクリ
ロニトリル等のアクリロニトリル類、アクリル酸、メタ
クリル酸等の不飽和カルボン酸類、アクリル酸メチル、
メタクリル酸メチル等の不飽和カルボン酸エステル類、
クロロプレン、ブタジェン、イソプレン等のジエン類、
■−ブテン、１−ペンテンのようなオレフィン類、その
他無水マレイン酸のようなα、β−不飽和カルボン酸又
はその無水物宿を挙げることができる。また、スチレン
系単量体と共重合し得るエラストマーとしては、ブタジ
ェンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴム等のポリ
ジエンゴムや、スチレン−ブタジェンゴム等のスチレン
−ジエンエラストマーや、スチレンーブタジＪ−ンース
チレンゴム等の分子構造中にポリジエンブロックを有す
るブロック共重合体エラストマー晴を挙けることができ
る。さらに、このスチレン系樹脂には、上記各種のスチ
レン系樹脂を主体として他の樹脂を配合してなる樹脂混
合物も包含される。このようなスチレン系樹脂を具体的
に例示すれば、汎用ポリスチレン、ゴム強化ポリスチレ
ン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、メタクリル
酸メチル−スチレン共重合体、ＡＢＳ等が挙けられる。

これらのスチレン系樹脂は、塊状重合法、溶液重合法、
乳化重合法、ｊ汀濁重合法、あるいは塊状−懸濁重合法
等の種々の重合法によって製造することができ、また、
可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定化剤、着色
剤等の通常使用される添加剤を適宜含有させることがで
きる。

また、本発明で使用するガラス繊維は、ＣａＯ１Ｓｉ０
２及びＭ２Ｏ３を主成分とするもので、通常Ｃａ０１０
〜２０重＠係、５ＩＯ２５０〜７０重量係及びＡｋ２０
３２〜１５重量係を含んでいるものが好ましい。このガ
ラス繊維は樹脂の補強材として使用できるものであれば
制限はなく、ロービング又はチョツプドストランドのい
ずれであってもよく、また、表面無処理のものであって
もボラン又はシラン化合物で繊維表面を処理したもので
あってもよし）が、短繊維で綿状をなすグラスウールは
好ましくない。

このガラス繊維としては、通常、平均繊維長（Ｌ）が１
〜１０．Ｉｌｍ、平均繊維径（Ｄ）が５〜２０μ好まし
くは１０〜１５μ、アスペクト比（Ｌ１５）が５０以上
のもの力１−使用される。このガラス繊維は熱可塑性樹
脂と混合する際（＝切断されることがあるので、樹脂組
成物中での平均繊維長は、使用するガラス繊維の長さや
混合条件等によっても異なるが、０２〜２闘、好ましく
は０３〜１叫である。

上記ガラス繊維と共にスチレン系樹脂に配合される鉱物
繊維としては、ロックウール、セラミックファイバー、
シリカファイバー、アルミナファイバー、等を挙げるこ
とができる。

上記のうち、ロックウールは、岩綿、スラグウール、鉱
さい綿などとも称され、通常ＣａＯ２０〜４５重１％、
５ＩＯ２３０〜５０重砒係及びＭ２Ｏ３５〜２０重量係
を主成分とし、その他にＭｇＯ等の成分を含有するもの
である。ロックウールは、通常玄武岩、安山岩、輝緑岩
宿、の自然石や製鉄の際（−副生する高炉スラグを浴融
して繊維化したものであり、繊維長数咽ないし数ｍ、粒
子含有率８０〜４０係程度である。

このような鉱物繊維は摩砕してアスペクト比５〜１００
にして使用する。鉱物繊維の摩砕は、鉱物繊維を切断又
は粉砕することを意味するものであり、回転円盤型摩砕
機、圧縮摩砕機、対向ロール型摩砕機等で破砕すること
ができる。本発明で使用する摩砕鉱物繊維としては、上
記のような摩砕機で摩砕したのち、繊維分と粒子分とを
空気分級機等で分級したものが特に好適である。

かかる摩砕鉱物繊維、例えば摩砕ロッククールは、平均
繊維長が２０〜５００μ、好ましくはその７０チ以上が
１００〜２００μ、平均繊維径が２〜１０１１、好まし
くはその７０係以上が３〜５μであり、アスペクト比が
５〜１００の値を示すものである。

ガラス繊維の場合と同様に、この摩砕鉱物繊維も熱可塑
性１．ｔｔｊ脂と混合する際に切断されることがあるが
、事前に摩砕処理しであるため切断を受ける程度は比較
的小さい。要は樹脂組成物中に含まれる摩砕鉱物繊維の
長さ及びアスペクト比が重要であり、平均繊維長２０〜
５００μ、好ましくは５０〜２００μとすることが望ま
しく、その長さのばらつきが比較的少いものがよい。ま
た、平均的アスペクト比は５〜１００、好ましくは１０
〜６０の範囲となるように調製するのがよい。

また、上記摩砕鉱物繊維については、一方にマトリック
スとしてのスチレン系樹脂に結合する基を有し、また、
他方にフィラーとしての゛摩砕鉱物繊維に結合する基を
有して両者の間の結合力を向−１−させ、スチレン系樹
脂組成物の機械的強度、表面状態等の向上を図る目的で
カップリング剤で表面処理を行うことができる。この目
的で使用し得るカップリング剤としては、シランカップ
リング剤、チタネート系カップリング剤、アルミニウム
系カップリング剤がある。

上記シランカップリング剤としては、一般に下記一般式
　Ｒ，−Ｓｉ　（ＯＲ２）３ 〔但し、式中Ｒ１はアミノ−アルキレン基、アミノーア
ルギレンーアミノーアルキレン基、ビニル基、アクリル
オギシ基、メタアクリルオキシ基、エポキシーシクロヘ
キシルーアルキレン基、クリシドキヅーアルキレン基及
びメルカプト−アルキレン基からなる一群から選択され
た置換基であり、またＲ２はアルキル基又は水素原子で
ある。〕で示されるシラン化合物であり、具体的（二は
γ−メタクリロオキシプロピルートリメトキシンラン、
γ−アミノプロピルートリメトキシシラン、Ｎ　−β−
（アミノエテル）−γ−アミノプロピルートジメトキシ
シラン、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチ
ル−トリメトキシシラン、γ−グリシドオキシプロピル
ートリメトキシンラン、ビニル−トリエトキシシラン、
ビニル−トリス（２−メトキシ−エトキシ）シラン、γ
−メルカプトプロピルートリメトキシシラン等のアルコ
キシンラン類やこれらアルコキシシラン類に対応するヒ
ドロキシシラン類を挙けることができる。また、上記チ
タネー用・系カップリング剤としては、イソプロピル−
トリイソステアロイル−チタネート、インプロピル−ト
リドデシルベンゼンヌルボニル−チタネート等の公知の
ものを挙げることができるほか、上記アルミニウム系カ
ップリング剤としてはアセトアルコキシ−アルミニウム
ージイソプロピレート等の公知のものを挙けることがで
きる。

これらのカップリング剤については、水又は有機溶媒に
溶解してこの溶液中に摩砕鉱物繊維を浸漬後溶媒を除去
して乾燥するか、乾燥状態で室温〜２５０°Ｃの範囲内
で摩砕鉱物繊維と混合する等の従来公知の方法で使用す
ることができ、また、その使用量についても摩砕鉱物繊
維１００重量部に対して００１〜ｌＯ重量部、好ましく
は０１〜５重量部である。

本発明において、スチレン系樹脂に配合される無機質繊
維の配合割合は、使用されるスチレン系樹脂の種類によ
っても異なるが、スチレン系樹脂２０〜９０重＠％（二
対して無機質繊維８０〜１０重量係であり、好ましくは
スチレン系樹脂４０〜９０重＠係で無機質繊維１０〜６
０市は係、より好ましくはスチレン系樹脂５５〜８５＠
　「１．％で無機質繊維４５〜１５重＠係である。無機
質繊維の配合駄が８０重量係を越えると強度が低下１−
るほか成形品の表面状態も悪化し、また、ｌＯ重＠チよ
り少いと補強効果が不十分であるほか、線膨張係数の改
善も不十分である。

上記無機質繊維は、ガラス繊維と摩砕鉱物繊維を組合せ
て使用する。ガラス繊維のみでは高強度という目的を達
成することはできても成形品の表面状態の点で好ましく
なく、また、摩砕鉱物繊維のみでは強度の点で不足する
。ガラス繊維と摩砕鉱物繊維の間の割合は、ガラス！、
維が８５〜１５重量係、好ましくは７０〜３０重量係で
あって、摩砕鉱物繊維が１５〜８５重＠チ、好ましくは
３０〜７０重＠チである。また１・ま、樹脂組成物中の
ガラス繊維および摩砕鉱物繊維の含有量で表わせば前者
は５〜４０重Ｒ％、後者は５〜４０重量係であって、そ
の合計が１０〜６０重＠係とすることが好ましい。

上記スチレン系樹脂、ガラス繊維及び摩砕鉱物繊維を含
有するスチレン系樹脂組成物の調製は、上述した配合割
合の範囲内で適宜のブレンダ等を用いて常法により均一
に混合することによってなされる。また、このようにし
て調製されたスチレン系樹脂組成物は、通常の押出成形
や射出成形等により所望の製品に成形される。

また、上記スチレン系樹脂組成物の調製に際して、スチ
レン系樹脂に通常添加して使用される難燃剤、顔料、可
塑剤、酸化防出剤、紫外綜吸収剤、その他の添加剤、補
強材として無機質繊維を配合する場合に使用される分散
剤、無機質繊維と熱可塑性樹脂との間の密着性を向上さ
せる改質材、無機充填拐、その他強化用繊維等を添加し
てもよい。

本発明によれば、スチレン系樹脂にガラス繊維と摩砕鉱
物繊維とを所定の割合で配合することにより、ガラス繊
維のみを使用した場合とほぼ同等の機械的強度を維持し
つつ、成形品の表面状態を向上させ５、同時に線膨張係
数を小さい値に抑えて寸法安定性を向上させることがで
きる。すなわち。

ガラス繊維の一部を摩砕鉱物繊維に置き換えることによ
り成型品の表面状態を改良することができるほか、ガラ
ス繊維に摩砕鉱物繊維を加えることにより強度等の物性
を低下させることなく線膨張係数を小さくすることがで
きる。この結果、高１ｉｆｌｉなガラス繊維の使用ｔ１
、を減らし、また、炭素繊維等を使用することなく満足
し得る物性を（ｉｉｔｉえた樹脂組成物を与えることが
できるのでコストの低減を図ることができる。

以下、本発明をその実施例及び比較例に基づいて具体的
に説明する。

実施例１〜６及び比較例１．２ スチレン系樹月旨としてアクリロニトリル−スチレン共
重合体（新日本製鉄化学工業株式会社製商品名エスチレ
ンＡＳ３０）を使用し、これに第１表に示す割合でガラ
ス繊維（平均繊維長３箇、平均繊維径９μ、アスペクト
比５ａａ）と摩砕ロックウール（平均繊維長１２０μ、
平均繊維径４μ、アスペクト比８０、粒子（１０μ以下
）含有率１重用係以下、新日本製鉄化学工業株式会社製
商品名ニスファイバーＦ１１゛）とを配合し、押出機で
練り込んでスチレン系樹脂組成物を調製した。

この実施例１〜６のスチレン系樹脂組成物を使用して射
出成形により試験片を成形し、各試験片について引張強
度（ＪＩＳ　Ｋ６８７１）　、引張伸び率（ＪＩＳＫ６
８７１）、曲げ強度（ＡＳＴＭ　Ｄ−７９０）　、曲げ
弾性率及びノツチ付％アイゾツト衝撃強度（ＡＳＴＩＶ
Ｉ　Ｄ−２５６）並びにメルトフローインデックス（Ｊ
ＩＳＫ６８７０　）を測定し、各試験片の機械的強度を
評価すると共に、成型品の表面状態を４段階評価方式（
◎：優、○、良、△、可、×、不可）で評価し、また、
線膨張係数をめた。結果を第１表に示Ｔ。

（１：　ンランカップリング斉＋１によりニスファイバ
ーＦＦの表面処Ｊ：！Ｊｊを行った。

※２．　ガラス繊Ｓ；１［の分散状態が不良であった。

また、上記実施例１，４及び６並びに比較例１の各試験
片について、その表面状態を倍率４×１０で撮映した。

結果を第１−４図に示す。尚、図中に表示された１メモ
リの長さは２５μである。

実施例７〜１１及び比較例３〜７ スチレン系樹脂として上記アクリロニトリル−スチレン
共重合体、汎用ポリスチレン（新日本製鉄化学工業株式
会社製商品名エスチレンＧ２０）、ゴム強化ポリスチレ
ン（新日本製鉄化学工業株式会社製商品名エスチレン　
Ｈ６５）及びＡＢＳ樹脂（新日本製鉄化学工業株式会社
製商品名工ヌチレンＡＢＳ　２００　）を７０重量部、
第２表（二示す径のガラス繊維２０重量部及び上記摩砕
ロックウール１０重１１１部を使用し、上記実施例１〜
６の場合と同様にして試験片を調製し、各試験片につい
て各１４Ａ緘的強度、表面状態の評ｆｉｌｌｉ及び線膨
張係数をめた。結果を第２表に示す。また、谷スチレン
系樹脂８０重電部とガラス繊維２０重量部とを配合した
各樹脂組成物を比較例とした。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はそれぞれ実施例Ｊ、実施例・シ、
実施例６及び比較例１の各試験片の表面状態を撮映した
顕微鏡写真である。 特許出願人　新り本製塾化学」二業株式、会社代理人　
弁理士成瀬勝夫 同　同　中村智廣 手続ネＩ′１′５正書　（方式〉 昭和５９年　３月　７日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １　事件の表示 昭和５８年特許願第２１４０３５号 ２　発明の名称 スチレン系樹脂組成物 ３　補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所（居所〉　東京都中央区銀座６丁目１７番２号氏名
（名称）　（６６４）新日本製鉄化学工業株式会社４　
代理人　〒１０４　電話０３．（５４３）１６７５住所
　東京都中央区銀座７丁目１４番２号　荏原ビル３階５
　補正命令の日イ４　昭和５９年２月２８日（発送日）
６　？＋Ｉｉ正により増加する発明の数　なし７　補正
の対象 明細書の「図面の簡単な説明」の欄 ８　補正の内容 別紙の通り 補正の内容 明ＨＪ廖第１８頁に記載した「図面の簡単な説明」の欄
において、イの末行に記載した「態をｍ影した顕微鏡写
真である。」を王妃の通りに補正する。 「態を調べるためにその表面に現れた繊維の形状を撮影
した顕微鏡写真である。」

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ヌチレン系樹脂２０〜９０重量係と無機質繊維８０〜ｌ
   　Ｑ　ｉｌｊ　ｌｎ％とを主体とする組成物であり、上
   記無機質ｊ裁維のうち８５〜１５重：１−ｉ％がガラス
   繊維であって、残りの１５〜８５重宿係がアスペクト比
   ５〜１００の摩砕鉱物繊維であることを特徴とするスチ
   レン系樹脂組成物。