JPS60188458A - 軽合金鋳物代替用樹脂組成物 - 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】 本発明は金属材料の代替品として使用しうるプラスチッ
ク材料の樹脂組成物に関する。さらに詳しくは、剛性な
どの機械的性質が極めて優れた構造部材に使用しうる軽
合金鋳物代替用樹脂組成物に関する。

〔従来技術〕

従来より自動車、一般機械、精密機械、家電などのパー
ツには軽合金鋳物やダイカストが広く使用されているが
、最近は経済性、量産性、機能性および材料供給安定性
の点で優れ、かつ軽量なプラスチック材料に代替される
傾向が強くなっている。

プラスチック材料のうちでもボリアミド樹脂が、機械的
強度、耐熱性、耐薬品性などエンジニアリングプラスチ
ックに要求される多くの特性に優れ、また強化材を多量
に充填（高充填という）しても加工性がそれ程損われな
いなど種々の利点を兼備している。しかしながら、ボリ
アミド樹脂単体では剛性、耐衝撃性、耐クリープ性、耐
熱性などが金属材料と比較して不足しており、これを改
善する目的でボリアミド樹脂にカーボン繊維やガラス繊
維などの強化材を充填することが広く行なわれている。

しかしながら、そのようなカーボンＩｌｌやガラス繊維
をポリアミド樹脂に高充填して機械的強度、とくに曲げ
弾性率などの剛性を向上せしめる従来の方法は、つぎの
ような欠点を有している。

すなわちガラス繊維を用いるばあいは、ガラスＩｆｉＭ
のモース硬度が６，５と高いため、混線過程や射出成形
過程で成形機のスクリュウ摩耗やシリンダー摩耗および
金型に多大の損傷をおこしやすく、造粒工程での作業性
がわるく、射出成形時の流れ性が低下するなど加工性に
難点がある。さらにガラス繊維強化成形品は成形収縮に
方向性を生じるため、成形収縮率が小さく、方向性に差
がなく、ソリ、変形が生じないというような高い寸法精
度の成形品がえられ難い。

また、えられた成形品の表面にはガラスｍＨの浮出し模
様が生じ、成形品の商品価値を一層低下させる要因とな
るなど、ガラス繊維を高充填することには自ずから限界
がある。

一方、カーボン４！雑を強化材として用いるばあいは、
カーボンｍ雑自体が高価であること、およびカーボン繊
維が導電性を有することにより、カーボン４！雑強化成
形品の用途が非常に限定される。ざらに、カーボン繊維
のモース硬度が５とやや高いため、前記ガラスｌＪｉｍ
のばあいと同様に成形機および金型に損傷を与えやすく
、また造粒工程が難かしくなり、配合量としては高々３
０重量％以下が実際的である。したがって、カーボン繊
維を用いるばあいも、加工性と経済性の点で高充填する
ことには自ずから限界がある。

以上述べたように、ガラスＲａ　Ｉｆｆおよびカーボン
繊維のような比較的長繊維の強化材を補強成分どして用
いると、造粒工程や射出成形工程における加工性に難点
があること、高い寸法精度かえられ難いこと、成形品表
面にｌｌｉの浮出し模様が生じるなど成形品の外観が劣
ることなどの理由により、ガラスｒａ雑、カーボン繊維
また−　３　− はその混合物を高充填してポリアミド樹脂の機械的強度
、とくに剛性を向上せしめる方法に限界が生じる。

〔発明の構成〕

本発明者らは以上の実情に鑑み、前記間欠点が解消され
、アルミニウム合金や亜鉛合金などの軽合金の代替品と
して構造部材に好適に使用しうるプラスチック材料（以
下、軽合金鋳物代替用プラスチック材料という）の樹脂
を開発する目的で鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成
するに至った。

すなわち本発明は、ポリアミド樹脂１００部（重鰻部、
以下同様）に対して、ガラス繊維を７０〜１２０部、チ
タン酸カリウム繊維を１０〜４０部およびウオラストナ
イト、マイカおよびＰＭＦよりなる群から選ばれた１種
または２種以上の充填材を１０〜４０部配合したことを
特徴とする軽合金鋳物代替用樹脂に関する。

〔発明の実施態様〕

軽合金鋳物代替プラスチック材料にまず要求−４− される特性どしては、剛性に優れ、熱膨張係数および成
形収縮率が低く、かつ成形収縮率に方向による不均一性
がなく、寸法精度の高い成形品を与えうるといった従来
から使用されているアルミニウム合金や亜鉛合金と同様
の特性を有することである。

現在一般に使用されている熱可塑性樹脂のうち、かかる
条件にもっとも近い特性を備えていると思われるものは
ポリアミド樹脂であり、本発明においてはマトリックス
樹脂としてポリアミド樹脂を使用する。

本発明に用いるポリアミド樹脂としては、たとえばナイ
ロン６、ナイロン６６、ナイロン１２のほか、キシリレ
ンジアミン系ポリアミド樹脂であるナイロンＨＸ０６な
どがあげられるが、とりわけバランスのとれた物性と経
済性とを有するナイロン６およびナイロン６６が最も実
用性が高く好ましい。

ポリアミド樹脂は補強材成分を高充填することを考慮し
て、加工性および外観にとくに優れた高流動性タイプを
使用することが好ましい。

たとえば、ナイロン６ではＪＩＳ　Ｋ　６８１０に準じ
て行なう９８％硫酸溶液を用いる相対粘度測定法で２．
３〜２．７の範囲のものが好ましい。

本発明において、かかるポリアミド樹脂に配合するガラ
ス繊維としては、繊維系が７〜１５ρ、繊維長が３〜６
ｍのチョツプドストランドであり、アミノシランカップ
リング剤などで表面処理された市販品がそのまま使用し
うる。

従来のガラス繊維強化ポリアミド樹脂では、すでに述べ
たごとく加工性、寸法精度および外観の点で問題を生じ
るため高充填することかできず、剛性の向上には限界が
ある。

これに対して本発明においては、ガラス繊維の配合量を
減少せしめ、その代わりにチタン酸カリウムＩＩＩ（以
下、ＰＴ１４という）を配合することにより、成形品の
剛性および寸法精度の向上を図るものである。

本発明に用いるＰＴＷは一般式： ％式％） または一般式： Ｋ　Ｏ−ｎ　（Ｔ　ｉ　Ｏ）　・１／２Ｈ２０２２ （式中、ｎは２〜８の整数を表わす）で示される単結晶
化合物の繊維であり、平均繊維系が２加以下、平均繊維
長が５〜１００泊、かつアスペクト比（平均繊維長／平
均繊維径）が１０以上の極めて微細な繊維である。ＰＴ
−は引張強さが７００に’ｉ　ｆ　／１ａｎ２、弾性率
が２８．　ＯＯＯＫｇｆ　／　ｔｎｔｎ　２という極め
て高い機械的強度を有しているため、ポリアミド樹脂に
配合して高い補強効果を示す。

ＰＴＷはモース硬度が４と軟質であるため、成形機のス
クリュウやシリンダーおよび金型の損傷が少ないだけで
な（、えられた成形品自体の耐摩耗性が優れ、かつその
成形品と組合わされた相手材を摩耗することも少ない。

さらに、ＰＴＷをポリアミド樹脂に高充填しても粘度増
加は少なく加工性が良好であり、成形品表面も平滑に仕
上り、成形収縮に方向性が生じることもなく、高い寸法
精度の成形品かえられるという利点がある。

−７− なお、本発明に用いるＰＴ−としては［ティスモ（ＴＩ
ＳＨＯ）Ｊ　（大板化学＠製）なる商標名で市販されて
いるものがそのまま使用することができ、これは平均ｍ
Ｎ径が０．２〜０□５Ｊｓ１１平均繊維長が１０〜２０
ＩＩｍ、、かつアスペクト比が２０〜１００の高強度単
結晶ウィスカーである。

ポリアミド樹脂に対するガラスｍ維およびＰＴＷの配合
量と、機械的強度、外観、寸法精度および加工性との関
係について種々検討した結果、ポリアミド樹脂１００部
に対してガラス繊維を７０〜１２０部およびＰＴＷを１
０〜４０部配合するとよいことがわかった。

前記配合量未満であると本発明の効果が充分発揮されな
い。ガラス繊維を１２０部を超えて配合したばあいは成
形機や金型に損傷を与え、加工性をわるくし、成形品の
寸法精度および外観を低下する。一方、ＰＴＷを４０部
を超えて配合してもそれ以上の相応する効果がえられな
い。

ガラス繊維およびＰＴ１４によって補強されたポリアミ
ド樹脂組成物の寸法精度をさらに向上さ−８− ぜ、熱膨張係数を低下させると同時に低コスト化の検討
を行なった結果、ポリアミド樹脂１００部に対してさら
に、ウオラストナイト、マイカおよびＰＨＦよりなる群
から選ばれた１種または２種以上の充填材を１０〜４０
部配合すると、成形収縮率の異方性を少なくし、熱膨張
係数を低下することができた。

前記充填材の配合量が１０部未満であると、寸法精度の
向上効果および熱膨張係数の低下効果に乏しく、一方４
０部を超ると、曲げ強さ、引張強さ、アイゾツト衝撃値
などの機械的強度が逆に低下するので好ましくない。

本発明で用いられるウオラストナイトは、その組成がメ
タケイ酸カルシウムからなる白色針状結晶で、平均ｖａ
ｎ径３，５通、平均繊維長１０〜７０ＪＪＩＩ１１アス
ペクト比３〜２０の高アスペクトグレードのものが好ま
しい。

本発明に用いられるマイカはカナダ産の金雲母であり、
重量平均アスペクト比が３０〜７０程度のものが好まし
い。

本発明に用いられるＰＨＦは加工鉱物繊維とも呼称され
るもので、平均径４〜６通アスペクト比４０〜６０であ
り、愛知産業婦から商業的に入手しうるちのがそのまま
使用しうる。

なお、前記ＰＴ―および充填材をポリアミド樹脂に配合
するにあたり、シランカップリング剤などを用いてそれ
らを表面処理し、樹脂との密着性を高めるようにすると
補強効果が一段と向上することはいうまでもない。

本発明の組成物を通常の射出成形に供することによって
、良好な外観および品質を有する成形品が高い生産性で
えられる。したがって、本発明の組成物の成形品に着色
するばあいには、有機系または無機系顔料を本発明の組
成物に配合することによりカラフルな色に着色すること
ができる。

本発明の組成物に、本発明の効果を減少せしめない範囲
内でさらに他の添加物、たとえば酸化防止剤、難燃剤、
帯電防止剤、滑剤、熱安定剤などを適宜添加してもよい
。

以上述べたごとく、本発明の組成物は軽量、低コストで
優れた種々の性能を有する成形材料であり、従来は樹脂
代替が不可能であった分野に用いることを可能とするも
のであり、産業上の利用価値は極めて大きい。

以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は
もとよりかかる実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜３および比較例１〜３ ポリアミド樹脂としてユニチカナイロンＡ１０３０　Ｂ
ＲＬ　（商品名；ユニヂカロ木製、相対粘度２．６０の
ナイロン６）、ガラス繊維としてグラスロン０３ＨＡ４
１１（商品名；旭ファイバーグラス■製）　、ＰＴＷと
してＴｌ５ＨＯ−０１０２（商標；大塚化学■製）、ウ
オラストナイ１〜としてＮＹＡＤ−１０（商品名：　Ｎ
ＹＣＯ社製）、マイカとしてスジライトマイカ２００−
に１　（商品名；クラレ■製）および愛知産業製のＰＨ
Ｆを用い、第１表に示す割合にてブレンダーでそれぞれ
混合し、２８０℃に設定した６５＃φ単軸押出機で押出
し、ペレット化した。

−１１− えられたペレットを乾燥したのち、射出温度２７０℃、
金型温度８０℃、射出圧力８００Ｋｇ／　ｃｄ、射出速
度８０ｃｃ／秒、射出前進時間１０秒の条件で射出成形
し、ＡＳＴＨＤ　７９０による曲げ弾性率、ＡＳＴＨＤ
　７９０による曲げ強さ、ＡＳＴＨ０２５６によるアイ
ゾツト衝撃値（ノツチ付）およびＡＳＴＨＤ６４８（荷
重１８．６Ｋｇ／　ｃｄ　）によるｔｔＤＴの測定に用
いるテストピー１〜をそれぞれ作成した。えられたテス
トピースを用いて各試験を行なった。結果を第１表に示
す。

成形収縮率については、別途９０１１１１１　Ｘ　５ｏ
、、　Ｘ４＃の平板（ファンゲ−１〜）を作成し、その
流れ方向（「Ｄ）と直角方向（ＴＯ）とについてそれぞ
れ測定した。

また熱膨張係数については、前記と同じ平板を用いてス
トレインゲージ法によ・りめた。

さらに外観については、前記平板の表面の繊維の浮出し
模様、フローマークなどについて観察し、良好なものを
○、ややわるいものを△、非常にわるいものを×と評価
した。

−１２− 混線性についての評価は、ペレット化工程での押出スト
ランドの引取り状態によって判定し、流れ性がＪ：クス
トランドの引取が良好なものをＯｌやわるいものを△、
非常にわるくストランドを引取り難いものを×とした。

それらの結果をあわせて第１表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ポリアミド樹脂１００重量部に対して、ガラス繊維
   を７０〜１２０重量部、チタン酸カリウム１ｍ１１１ｔ
   を１０〜４０重量部およびウォラストナイ［・、マイカ
   およびＰＭＦよりなる群から選ばれた１種または２種以
   上の充填材を１０〜４０重量部配合置部ことを特徴とす
   る軽合金鋳物代替用樹脂組成物。 ２　ポリアミドｍ脂がナイロン６またはナイロン６６で
   ある特許請求の範囲第１項記載の組成物。