JPS6038435A - 繊維強化耐衝撃性ポリアミド樹脂製ホイ−ル - 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】 本発明は耐衝撃性ポリアミド樹脂製ホイールに関するも
のである。

近年自動車では燃費向上という社会的要請に応えて金属
からプラスチック組成物へ変える動きが活発化している
が、金属の代替えに関しては、そのプラスチック組成物
が高剛性であること、及び耐寒衝撃性であることが要求
される。

従来この要求を満たすプラスチック組成物としてガラス
繊維で補強した不飽和ポリエステル樹脂組成物（以下Ｈ
８ＭＣと称する）がある。

ところがＨ８ＭＣは次の点でなお改善が要求される。即
ち熱硬化性なるがため、設計の自由度に欠ける事、およ
び生産性が低い事である。

そこで、熱可塑性樹脂としてポリアミドを選んでＨ８Ｍ
Ｃに匹敵した物性をもつ組成物とすることが考えられる
が、単にポリアミドそのまま、または共重合ポリアミド
を特に工夫を凝らすことなく使用しても上記の要求を満
たす組成物及び更に耐熱性をも付加させた組成物にはな
らない。

そこで、本発明者は鋭意検討した結果、特定のポリアミ
ドを特定の共重合比で共重合させた組成物を自動車用ホ
イールに用いればよいという事実を見い出し本発明に到
達した。

従って、本発明の第１の目的は、高剛性でかつ面ｊ寒衝
撃性がＨＳ　Ｍ、Ｃに匹敵する熱可塑性樹脂成形物を用
いる自動車用ホイールを提供する事にある。

本発明の第２の目的は、第１の目的を達成しかつ耐熱性
のすぐれた樹脂成形物を用いる自動車用ホイールを提供
する事にある。

上記の目的は、少くともリム部が繊維強化樹脂からなる
ホイールにおいて、繊維強化樹脂にポリカプロアミド成
分が９８〜９２　ｗｔ％とポリヘキサメチレンアジパミ
ド成分が２〜８ｗｔ％とから成る共重合ポリアミド６２
〜４０重量部と表面をシラン系化合物で処理したガラス
繊維が３８〜６０重量部とからなる成形物であり、かつ
該成形物を構成する共重合ポリアミドの相対粘ｖ（９８
乃硫酸１００＋ｎＡに共重合ポリアミド１７の割合で溶
解した溶液を２５°Ｃで測定、演算した粘度をいう）が
２．８〜３５の範囲である組成物を用いる繊維強化耐衝
撃性ポリアミド樹脂製ホイールとすることによって°達
成される。

以下、具体的に本発明の樹脂ホイールの組成物について
詳述する。

本発明のホイールに用いるベースポリマは、当業界周知
の方法に基づいてと一カグロラクタムあるいはε−アミ
ノカプロン酸などポリアミド６の骨格をつくるモノマあ
るいはそれから生成されるポリマと、ヘキザメチレンジ
アミンとアジピン酸、またはこれらの塩などポリアミド
６６の骨格をつくるモノマあるいはそれから生成される
ポリマとの組み合せにおいて溶融状態で共重合させるこ
とによって得られる。この共重合方法はパッチサイズに
重合釜で行なう事も、連続連合塔で行なう事も、またポ
リマ同志を十分にアミド交換反応が行なえるような押出
機で行なう事もできる。製造方法の如何を問わない。

ベースポリマーにおけるポリアミド６成分とポリアミド
６６成分との共重合率はボリアミド６：ポリアミド６６
＝（９８〜９２）：（２〜８）（ｗｌ係）とする。

すなわち、ポリアミド６６の共重合率が２ｗｔ％より少
ない時には、効果が認められないのは予想される事であ
るが、ポリアミド６６の共重合率を８ｗｔ％を越えるよ
うに大きくしすぎても効果が認められないというのは驚
くべき事実である。

他にポリアミド６６の共重合率が大きくなると、融点が
下が９、結果として熱変形温度が目標値よシ低くなる。

次にベースポリマの相対粘度（ηｒ）であるが、他の条
件を満足していても成形品中のηｒが２８以下の時には
耐寒衝撃性の改良効果はまったく認められない。すなわ
ち、ボリアミド６ホモポリマを使用した旧材と同等であ
る。捷だ成形品中のηｒが３．５以上となるような原料
は、射出成形時の流動性が極端に低下し、もはや熱可塑
性樹脂として必要な流動性を保持していない事、および
成形時の流動配向が大きくなって耐衝撃性は逆に低下し
てしまうなどの欠点がおる。なおηｒが２８〜３．５の
間で耐寒衝撃性が特異的に向上する理由についてはよく
判らぬ点もあるが、ベースポリマの結晶化特性および流
動配向が重合度によって変るが、丁度前記ηｒ範囲が面
１衝撃性発現に最適になっているものと推定される。

なおηｒは、基本的にはＪＩＳＫ６８１０に準じて測定
する。組成物で測定する場合それを細断した後、９８係
硫酸に溶解して、上澄み液の溶液粘度を２５°Ｃで測定
する。なお溶液粘度測定時のベースポリマの濃度は１．
ｏｒ／１ｏｏｃｒ−一硫酸である。

（組成物を硫酸に溶解する時、ガラス繊維など不溶成分
の含有率を補正する） 本発明に用いる組成物に使用されるガラス繊維とはその
直径が８μを越える太さから２０μ、好ましくは９〜１
５μのストランド粗糸、トウ、又はヤーンをいう。その
長さは成形品中において０１．〜Ｉｎ、好捷しくけ０．
２〜０．８ｃＴＬとする。

そしてその表面が７ラン系化合物、特にアミノシラン化
合物で処理したものをいう。

ガラス繊維のベースポリマへの添加量はベースポリマ６
２〜４０重量部に対して３８〜６０重量部の割合、即ち
全組成物の重量を基準にｊ７て３８〜６０重量係の範囲
とする。

３８ｗｔ％未満のように少ない時にはヤング率が小さく
なるという事の他に、ボリアミド６ホモボリマ使用品に
比べて耐寒衝撃性の向上効果が認められないという驚く
べき事実がある。ガラス繊維含有率が３８ｗｔ％をこえ
ると耐寒衝撃性が急増する理由は明らかではないが、ベ
ースポリマにおける結晶化特性とからみ合い効果と、ガ
ラス繊維含有率が大きくなる事によってガラス繊維の配
向が小さくなる事が相乗的に作用するためと推定される
。なおガラス繊維含有率が６０ｗｔ係をこえると、著し
く流動性が低下するので好ましくない。

本発明に係る組成物は公知の混合方法によってつくられ
る。例えば射出成形時において当業界ＩＭ知の方法でつ
くられた叩にベースポリマとガラス４゛裁維とが一体と
なっているペレットを用いる事もできるし、また射出成
形時にベースポリマとガラス織締とを混ぜながら溶融成
形してもよい。

なお本発明に用いる組成物には、本発明の目的とする耐
寒衝撃性を著しく損なわない限りにおいて、難燃剤、他
の強化材、着色剤、滑剤、その他の添加剤を添加しても
よい。

本発明の組成物は次の特徴を有する。

（１）　Ａ　Ｓ　ＴＭ法によるヤング率が８００に６４
以上も、高ヤング率の樹脂組成物となる。

（２）　−３０°Ｃにおける落球衝撃強さが本文中の測
定方法で２２Ｋｇ・函以上の耐寒衝撃性を示す。

（３）　Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ法によるファイバーストレス１
８．６ＫＭｍでの熱変形温度が２００°Ｃ以上という数
値で表わされる耐熱性を示す。

本発明に用いる組成物は耐衝撃性を要する種種の成形品
、特に射出成形品の製造に広く有効に使われる。以下組
成物例をもって本発明に用いる組成物の物性を述べる。

なお以下の組成物例において耐寒衝撃性は下記方法で測
定した。

まず、試験前に温度２３°Ｃ±２°Ｃおよび相対湿度５
０±５％において８０１ｎ′Ｉｎ角×３１ｎｍ厚の角板
成形品を吸湿を防止するためビニール袋に密封し、−３
０°Ｃに設定した低温槽（田葉井製作所製）に３ｈｒ以
上放置する。冷却され、治具に水平保持された角板成形
品に５３６Ｌｉ、直径５０朋の鋼球を種々の高さから落
下させ、５０％頻度で破壊するときの破壊エネルギーを
めた。すなわち落球衝撃強度は次式に従って計算した。

Ｈ：全数破壊高さくｃ！ｒＬ） １］：落球水準間隔（ｃｒｒＬ） Ｓ゛割れ総数（ケ） Ｎ：１水準の試料数（ケ） Ｗ：鋼球重量（ｌぐｇ）　＝　０．５３６　（Ｋｇ）比
較組成物例１〜３ イノフタル酸系不飽和ポリエステル樹脂使いの下記組成
のソートを切断して１４０°Ｃに加温したプレスにて８
０ｍｍ角ｘ　３　ｍｍ　ｔの角板を作製した。

ＳＭＣ 樹　脂（ｗｔ％）３５ ガラス繊維（、ｗｔチ）６５ なお、ガラス繊維は１インチ長さを使用した。

比較用として、ポリアミド６系ガラス繊維強化グｌ／−
ド東しＣＭ　１０１１　Ｇ　３０　（ガラス繊維含有率
３Ｑｗｔ％）およびＣＭ　１０１１　Ｇ　４５　（ガラ
ス繊維含有率４５　ｗｔ％　）のペレットから、射出成
形して同じ＜８０ｍｍ角×３ｍｍｔの角板を作製した。

本文中で記述した方法による耐寒衝撃強さく一３０°Ｃ
）は下記の通りである。

ポリアミド６系ガラス繊維強化グレードはＨＳ　Ｍ　Ｃ
に比べると劣る。ただガラス繊維の含有率が３０　ｗｔ
％から４５ｗｔ％に増す事によって耐寒衝撃強さは向上
するがその効果は小さく　、Ｈ８ＭＣのレベルには達し
ない。

なおこれらポリアミド６系ガラス繊維強化グレードにつ
いて、成形品のηｒおよびＡｓ　ＴＭ法による一般物性
を測定した結果は下記の通りである。

組成物例１〜２ ε−カフ゛ロラクタムとナイロン６６塩（ヘキサメチレ
ンジアンモニウムアジペート）を常法にしたがって縮重
合して得たポリアミド６／ポリアミド６６　＝　９５１
５の共重合体であり、かつηｒが３．４１と３．１２の
ペレットと表面をアミノンラン処理したガラス繊維（径
１３μ）とを溶融混練する事によって、ガラス繊維含有
率が４５ｗｔ％のガラス繊維強化ポリアミドを得た。比
較例２，３と同じ方法で物性を測定した結果は下記の通
りであった。

（本頁以下余白） 比較組成物例３との比較から明ら力・なように同じガラ
ス繊維含有率であるが耐寒衝撃強さは大幅に向上してお
り、そして比較組成物ｆ！ｌ　１のＨＳ　Ｍ　Ｃよりも
すぐれた耐寒衝撃強さをもつ車力；わかる。また他の物
性、とくに曲げ弾性率はポリアミド６系ガラス繊維強化
グレードとｔ”ｘ　？！等しく、また熱変形温度は２０
０°Ｃ以上あり、本発明の目的によく合致している。

比較組成物例４，５および組成物例３−組成物例１で得
たηｒが３．４３のポリアミド６／ポリアミド６６共重
合体とアミノシラン処理したガラス繊維（径１３μ）と
から溶融混練してガラス繊維含有率が３Ｑ　ｗｔ％と３
５ｗｔ％のベレットを得た。比較組成物例２，３と同じ
方法で測定した耐寒衝撃強さおよび成形品のηｒは下記
の通りである。

比較組成物例４は比較組成物例２との比較７５）ら明ら
かなように、耐寒衝撃強さはまったく向上しない。また
ガラス繊維含有率を３５　ｗｔ％まで増やしてもＵＳ　
ＭＣの耐寒衝撃強さには及ばない。

比較組成物例４，５は本文中で述べた本発明の構成条件
３つの中で２つを満足しており、ガラス繊維含有率の条
件のみはずれたものであるが、この場合には本発明で目
的とする樹脂組成物は得られない事がわかる。

組成物例３はさらにガラス繊維含有率を４０ｗｔ％に増
やして、本発明の構成条件をすべて満たすものであるが
、この場合には比較例１との比較かられかるように、Ｈ
８ＭＣと同等以上の耐寒衝撃強さをもつ。以上の実験か
られかるようにＨ８ＭＣと同等以上の耐寒衝撃強さをも
つ本発明の目的に用いる樹脂組成物を得るには、ガラス
繊維含有率は３８ｗｔ％以上である事を必要とする。

比較組成物６．７ 原料ポリアミドとしてはηｒが２６５と２．８７のもの
を用いる事の他は組成物例Ｊ、２と同じ方法でガラス繊
維強化ポリアミドの成形品を得た。

測定結果は下記の通り（ガラス繊維含有率は４５ｗｔチ
）。

耐寒衝撃強さはＨ８ＭＣに及ばない。本比較組成例は発
明に用いる組成物の構成条件３つの中で、成形品のηｒ
を除いた２条件は適合しているが、この場合には本発明
の目的に用いる樹脂組成物が得られない事がわかる。本
発明の目的に用いる樹脂組成物を得るには、組成物例１
゜２と合わせて成形品のηｒは２８以上である事を必要
とする。

組成物例４，５および比較組成物例８ 組成物例１，２と同じ方法で、ηｒをほぼ同じくしてポ
リアミド６／ポリアミド６６の共重合組成を変えたガラ
ス繊維強化ポリアミドをつくった。その原料特性および
物性を下記に示す。

組成物例４，５は耐寒衝撃強さ、曲げ弾性率、熱変形温
度ともにすぐれ本発明の目的に合致する。それに対して
、比較組成物例８の組成物は面ｊ寒衝撃強さと熱変形温
度の２項目において本発明の目的とは合致しない。比較
組成物例８は本発明にＩＩＪいる組成物の構成条件の内
、ポリアミド６／ポリアミド６６の組成比のみがはずれ
ている。以上の結果からポリアミド６／ポリアミド６６
の組成比は、ポリアミド６／ポリアミド６６＝９８〜９
２／２〜８の範囲にある事が本発明に用いる組成物を得
るのに必要な事がわかる。

比較組成物例９ ηｒが３．４２のボリアミド６ホモボリマヲ用いる事の
他は組成物例１，２と同じ方法でガラス繊維強化ポリア
ミドの成形品を得た。その物性は下記の通り。

比較組成物例２との比較かられかるように、ポリアミド
６ホモポリマを用いると、成形品のηｒが大きくなって
も耐寒衝撃強さは変らない。

すなわち、本発明に用いる組成比率にあるボリアミド６
／ポリアミド６６共重合体を用いた時に特異的に耐寒衝
撃強さが大幅に向上するのである。

以下具体的に本発明のホイールについて詳述する。

第１図は、本発明のホイール１を中心から放射方向に切
断した図である。ホイール１のリム部及ディスク部３は
共に一体に射出成型されたものである。そして、このホ
イールには組成物例１〜５のどれをも適用することがで
きる。

組成物例１をこのホイールに適用したものをアルミホイ
ールの技術基準（通称ＪＡＷＬ　：運輸省の定めた、乗
用車用軽合金製ティスフホイールの技術基準）に準じて
試験し、現行市販の鋳造一体成型アルミホイールと比較
した結果を下強度試験の内容は、 ０　衝撃強度とは、タイヤを組付けたホイールに、規定
荷重を規定高さから規定の角度を以って自然落下させた
時の耐破壊強さを云う。

０　回転曲げ疲労強度とは、ホイールを回転させ、その
ディスク部に横方向の曲げモーメントをかけた時の耐疲
労強度を云う。

０　半径方向負荷耐久強度とは、タイヤを組付けたホイ
ールを回転させ、その半径方向に規定の荷重をかけた時
の４久強度を云う。

上記の結果によれば、実施例１がアルミホイールに適用
する技術基準対比十分な強度を有することがわかる。

さらに、このホイールを実車に装着して１０万Ｋｍを走
行させたところ何ら異常は認められず十分実用に耐える
ことが判明した。

第２図は、本発明のホイール１を中心から放射方向に切
断した図である。そして、このホイール１のリム部２に
本発明に係る組成物を用いるもので、ディスク部３につ
いては軽合金からできている。しかし、このディスク部
６に軽合金を用いずに本発明に係る組成物を代りに用い
ることは当然なことである。なお、この第２図では、リ
ム部２とディスク部６はボルト・ナツトで係合されてい
る。そして、このホイールのリム部には、当然、本発明
の組成物例１〜５のどれをも適用できる。

組成物例１をアルミホイールの前記技術基準に準じて試
験し、現行市販の２ピースアルミホイールと比較した結
果を下表に指数で示す。

米重量については、前記一体鋳造アルミホイールを１０
０とした。

さらに、このホイールを実車に装着して１０万Ｋｍを走
行させたところ伺ら異常は認められなかった。

以上述べたように、本発明によれば射出成型による安い
コストで、実用上十分な強度を有する樹脂製ホイールが
得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図及び第２図は、それぞれ本発明によるホイールを
示す半断面図。 １・・・ホイール、２・・・リム部、６・・・ディスク
部。 代理人　弁理士　小　川　信　− 弁理士　野　口　賢　照 弁理士　斎　下　和　彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 少くともリム部が繊維強化樹脂からなるホイールにおい
   て、繊維強化樹脂に、ポリカブロアミド成分が９８〜９
   ２　ｗｔ％とポリへキザメチレンアジパミド成分が２〜
   ８ｗｔ％とから成る共重合ポリアミド６２〜４０重量部
   と表面をシラン系化合物で処理したガラス繊維が３８〜
   ６０重量部とからなる成形物であり、かつ該成形物を構
   成する共重合ポリアミドの相対粘度（９８％硫酸１００
   ｍ１に共重合ポリアミド１１の割合で溶解した溶液を２
   ５°Ｃで測定、演算した粘度をいう）が２８〜３．５の
   範囲である組成物を用いることを特徴とする繊維強化耐
   衝撃性ポリアミド樹脂製ホイール。