JPS62104869A - 成形用組成物およびその製造方法 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は、押出成形法、圧縮成形法、射出成形法によっ
て物性の優れた各種成形品を製造することができる成形
用組成物、およびその製造方法に関する。

「従来の技術」 サーモトロピック液晶ポリマーは機械的強度、耐熱性、
耐候性、耐薬品性などの性質が、その他の熱可塑性樹脂
に比べて格段にすぐれており、しかも難燃性にも優れて
いるので、種々の分野への用途が期待されている。

一方、サーモトロピック液晶ポリマーは、基本的な分子
構造が棒状となっているので、これから得られた成形品
は、成形の際に樹脂の流れ方向に配向しやすく、そのた
め機械的強度、熱収縮率などに著しい異方性を生じる。

すなわち、分子の配向方向の引張強さの比強度は極めて
大きく、鋼、アルミニウムまたはガラスａ維などの数倍
〜数十倍に匹敵するほどである。しがしながら、分子の
配向方向に対して直角の方向では、その強度が配向方向
のそれに対し、１／７〜１／１０しがなく、配向方向の
差による強度の差が極めて大きい。

従って、サーモトロピ２り液晶ポリマーの成形品の利用
分野は、わずがな範囲に限定されてしまうという欠点が
あった。

このような欠点を改善する方法として、ポリマー・エン
ノニアリング・アンド・サイエンスｖｏｌ。

２３、Ｎｏ、　５．１９８３に、射出成形する際に金型
の一方を回転させる回転射出成形法が提案されている。

しかし、この方法は、円板状のらのを成形する場合に限
って有効なのであって、他の任意の形状の成形品を得よ
うとするときには適用できない。

また、上記の欠点を改善する他の方法として、特開昭５
８−１９３３６号公報には発泡さ七ることにより、多軸
に分子配向させる方法が提案されているが、この方法に
よるときには、相対的に機械的強度が低下するので、実
用的に満足できるものではない。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、サーモトロピック液晶ポリマーの成形時に生
ずる方向性による機械的強度の差を、改良しようとする
ものである。すなわち、成形品としたとき、分子の配向
方向においても、また、分子配向方向に対して直角の方
向においても、共に、その機械的強度がすぐれ、また、
その配向方向の差による強度差の少ない成形品が得られ
る成形用組成物と、この成形用組成物の製造方法を提供
しようとするものである。

「問題を解決するための手段」 本発明の要旨とするところは、サーモトロピック液晶ポ
リマーとカルシウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維
状物質とを含有することを特徴とする成形用組成物、お
よび前記成形用組成物を製造するにあたり、前記サーモ
）ｃｙピック液晶ポリマーと、前記カルシツム・アルカ
リ金属・メタリン酸塩繊維状物質とを、脱気口を有する
混練機を用い、窒素気流中で、均一に混練することを特
徴とする成形用組成物の製造方法に存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明において、サーモトロピック液晶ポリマーとは、
溶融相において液晶性（すなわち異方性）であるポリマ
ーをいう。サーモトロピック液晶ポリマーには、完全お
よび非完全芳香族ポリエステル、芳香族−脂肪族ポリエ
ステル、芳香族ポリ７ゾメチン、芳香族ポリエステル−
カーボネート、ならびに芳香族および非完全芳香族ポリ
エステル−アミドがあるが、これらのみに制限されるも
のではない。

芳香族ポリエステルおよびポリ（エステル−アミド）は
、ポリマー中に存在するどの成分もポリマー主鎖に少な
くとも１個の芳香環を付与するという意味で「完全」芳
香族であると考えられ、それによりポリマーは溶融相に
おいて異方性を示すことが可能となる。このような成分
は、芳香族ジオール、芳香族アミン、芳香族ジカルボン
酸および芳香族ヒドロキシ酸から誘導することができる
。

本発明における完全あるいは非完全芳香族サーモトロピ
ック液晶ポリマーに存在しうる成分としては、次のよう
なものがあげられるが、これらに限定されるものではな
い。

本発明におけるサーモトロピック液晶ポリマーは、好ま
しくは、ナフタレン部分を含む反復単位を約１０％以上
含有する。好ましいす７タレン系成分としては、６−オ
キシ−２−す７トイル、２゜６−シオキシナ７トイルお
よび２，６−ノカルボキシナ７トイルがある。

芳香族−脂肪族ポリエステルの具体例としては、ポリエ
チレンテレフタレートとヒドロキシ安息香酸との共重合
体があげられる。

芳香族ポリアゾメチンの具体例としては、ポリにトリロ
ー２−メチル−１，４−７ｚニレンニトリロエチリジン
−１，４−７ヱニレンエ＋　１）　シン）、ポリにトリ
ロー２−メチル−１，４−フェニレンニトリロ−メチリ
ジン−１＊　４−７　ｘニレジーメチリシン）、および
ポリにトリロー２−クロロ−１，４−フェニレンニトリ
ロメチリジン−１，４−フェニレン−メチリジン）があ
げられる。

芳香族ポリエステル−カーボネートの例は、米国特許第
４，１０７，１４３号、およびｆ５４，２８４．７５７
号明細書：に開示されている。この上うなポリマーの例
としては、本質的にｐ−オキシベンゾイル単位、■）−
ノオキシフェニル単位、ノオキシ力ルボニル単位および
テレ７トイル単位よりなるものがある。

芳香族ポリエステル−アミドおよびその製造法は米国特
許第４，１８２，８４２号明細書に開示されている。

本発明に係る成形用組成物は、上記のサーモトロピック
液晶ポリマーにカルシウム・アルカリ金属・メタリン酸
塩繊維状物質を含有している。カルシウム・アルカリ金
属・メタリン酸塩繊維状物質としてはカルシツム・ナト
リウム・メタリン酸塩繊維状物質またはカルシツム・リ
チウム・メタリン酸塩繊維状物質がある。

これらの繊維状物質は、顕微鏡法による測定で長さ５０
〜４００μｍ、繊維径１〜５μｍの範囲のものが好まし
い。

カルシウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質は
、いずれの方法によって製造されたものでも使用できる
が、例えば次のような方法によっても製造できる。

すなわち、ｖｔ開昭５６−９Ｇ７０９号公報に記載され
ている方法に従って、例えば２０〜２５モル％のＮ　ａ
、ｏ　、　　４８〜５３モル％のＰ２Ｏ５および２５〜
３２モル％のＣａＯを融解させた後、５００〜７８０℃
に保持して結晶化させる。

これを１００°Ｃ以下に冷却してから水と接触させて可
溶性の成分を溶解させて不溶物を回収し、これを磨砕ま
たは破砕することにより繊維化することによりカルシウ
ム・ナトリウム・メタリン酸塩繊維状物質が得られる。

また、上記のＮａ２Ｏの代わり１こＬ；２０を使用し、
他は同様１こすることにより、カルシウム・リチウム・
メタリン酸塩繊維状物質が得られる。

本発明に係る成形用組成物においては、サーモトロピッ
ク液晶ポリマー９５〜３０重量％に対してカルシウム・
アルカリ金属・メタリン酸塩ｉｘｔ状物質を５〜７０重
量％の割合で通常は配合されるが、好ましくはサーモト
ロピック液晶ポリマー８０へ７５０重−ｔ％に対し、カ
ルシウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質２０
〜５０重量％の割合で配合するのがよい。組成物中に占
めるカルシウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物
質の含有量が５重量％未満では、組成物を成形して得ら
れる成形品の分子配向方向と、これに直角の方向との８
！械的強度例えば引張り強度の方向性による差の改良に
は、はとんど効果がない。また、その含有量が７０重量
％を超えるときには、混練により生成する組成物がほと
んど流動性を示さないので成形が困難であり、実用的で
ない。

本発明に係る成形用組成物は、前記の二成分の他に更に
適宜タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、マイカ
、ケイ酸塩、硫酸バリウム、カオリン、焼成りレー、ゼ
オライト、ベントナイト、炭酸マグネシウム、酸化鉄、
酸化亜鉛、チタン酸カリウム、ワラストナイト、〃ラス
ビーズ、ガラスパウダー、ガラス繊維、黒鉛、グラファ
イト、炭素Ｉｄ＆維など公知の無機充填材を含有するこ
ともできるし、また、適量の酸化防止剤、安定剤、離型
剤、着色剤などを含有することもできる。

本発明に係る成形用組成物を製造するには、サーモトロ
ピック液晶ポリマーとカルシウム・アルカリ金属・メタ
リン酸塩繊維状物質とを、それぞれ秤量し、タンブラ−
、ミキサー等で混合し、得られた混合物を脱気口を有す
る混練慨によって、窒素気流中混練し、カルシウム・ア
ルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質を、サーモトロピ
ック液晶ポリマーに均一に分散させる。

混練機は、特に制限されるものではなく、通常使用され
ている脱気口を有する押出機などを使用すればよい。混
練機の脱気口は、好ましくは減圧源につなぎ、混練中に
生成するγスを抜きとるのがよい。

ｍｒ＆物の製造を窒素気流中で行なうのは、組成物の製
造を高温で行うために、ポリマーが空気と接触して変質
するのをさけるためである。混練繰作の具体的方法は、
混線はのホッパー側から乾燥窒素がスを強制的に供給し
、脱気口から抜く方法を採用するのがよい。混線の際の
温度は、２５０〜ｓ　ｏ　ｏ　’ｃの範囲が通常適用さ
れる。

本発明に係る成形用組成物は、通常の押出成形機、圧縮
成形機、射出成形機などによって成形可能であり、サー
モトロピック液晶ポリマーのもっている優れた耐熱性、
耐候性、難燃性、耐薬品性などを生かし、各種工業材料
部品の製造に供することができる。

「発明の効果」 本発明は、次のように特別にＩＩ′ｌｔな効果を奏する
ので、その産業上の利用価値は極めて大である。

（１）本発明に係る成形用組成物は、補強材としてカル
シウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質が配合
されているので、この組成物を原料とし、射出成形法に
よって得られる成形品は、分子配向方向、すなわちデー
トに平行な方向と、デートに直角の方向との機械的強度
、特に引張り強度の比が１１５〜１／３であり、従来の
両者の比が１７７〜１／１０であったのに較べて分子の
配向方向による強度の差が少ないものとすることができ
る。

（２）本発明に係る成形用組成物を成形して得られる成
形品は、外観が極めてなめらかなので、その商品価値が
高い。これはカルシツム・アルカリ金属・メタリン酸塩
繊維状物質の代りにガラス繊維などを混練した場合に、
その成形品の外観が粗くなり商品価値が損なわれるのに
較べて、本発明の組成物が優れでいることを示している
。

（３）本発明に係る成形用組成物に配合されるカルシウ
ム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質は、モース
硬度が３．７〜４．３程度と低いので、組成物を成形す
る際に押出機や射出成形機などの加工機を磨耗すること
が少ないという利点も有している。

（４）本発明に係る成形用組成物に配合されるカルシウ
ム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質はその取扱
いの際、万一体内に入ったとしても、ホスホターゼなど
の酵素によって分Ｈされる性質があるので、人体に対し
て安全である。従って、本発明の成形用組成物は、環境
衛生の上からも優れている。

「実施例」 次に、本発明を実施例および比較例によって更に具体的
に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下
の例に制約されるものではない。

実施例１ 芳香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポリｖ　
−Ｚｙｄａｒ　Ｓ　Ｔ　Ｒ３００（Ｄａｒｔｃｏ　Ｍｆ
ｇ社！！り６０重量部とカルシウム・ナトリウム・メタ
リン酸塩繊維状物質（Ｐ　ｈｏｓｐｈａｔｅ　Ｆｉｂｅ
ｒ、モンサンド社製、直径１・５５μｍ％繊維長５０〜
４００μＩｎ）４０重量部とを、通常使用されているタ
ンブラ−に仕込み、混合した。得られた混合物を１５０
℃で８時間乾燥した。

脱気口を有し、５００″Ｃ＊でシリング一温度を制御で
きるようにした４０ｍ／’ｎφの押出様（三菱重工社製
）のホッパーに上記で得られた混合物を仕込み、４００
℃で加熱混練した。加熱混練の際は、ホッパーがら乾燥
した窒素〃スを供給し、脱気口から真空ポンプで吸引し
、溶融した混合物が窒素雰囲気下にさらされるようにし
た。混練して得られた組成物を押出機から押出し、カッ
ターで切断してベレットを作成し、１５０°Ｃで８時間
乾燥した。

シリング一温度を５００°Ｃまで制御できるようにしだ
型締カフ　５　ｔｏｎの射出成形機（日本９１鋼社！ｌ
ｌりを用いて、上記のペレットをシリング一温度４００
℃、金型温度２６０℃で５Ｃ論Ｘ　５　ｃａｂ、厚さ２
ｍ＋の平板に成形した。この平板から、分子の配向方向
であるデートに平行な方向（これを入方向という）とデ
ートに直角の方向（これをＢ方向という）とから、それ
ぞれ中１０１１長さ５０ＬＩｍのテストピースを切り取
り、引張り強度を測定した。

結果をｔｊＳ１表に示す。

実施例２．３．４ 実施例１に記載されているのと同様の方法によって、芳
香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポリｖ　−
Ｚｙｄａｒ　ＳＴＲ３００に、組成物に対する割合が５
重量％、２０重量％、７０重量％の割合となるようにカ
ルシウム・ナトリウム・メタリン酸塩繊維状物質、ｐｂ
ｏｓｐｈａｔｅ　ｆ　１ｂｅｒをそれぞれ配合し、組成
物を製造した。

得られた３種の組成物を、実施例１におけると同様にし
て平板に成形し、実施例１に記載の方法と同様にしてテ
ストピースを切り取り、引張り強度を測定した。

結果を第１表に示す。

比較例１．２ 実施例１に記載されているのと同様の方法によって、芳
香族ポリエステル系のサーモトロピック液晶ポリ？　−
Ｚｙｄａｒ　ＳＴＲ３００に、得られる組成物に対する
割合が３重量％となるようにカルシウム・ナトリウム・
メタリン酸塩繊維状物質、ｐｂｏｓｐｈａｔｅ　ｒ　１
ｂｅｒを配合し、組成物を製造した。

この組成物から実施例１におけると同様にしてテストピ
ースを作成し、引張り強度を測定した。

結果を第１表に示す。

また、上記のカルシウム・ナトリウム・メタリン酸塩Ｉ
ａ、維状物質、ｐｈｏｓｐｌ＋ａｔｅ　ｒ　１ｂｅｒの
配合量を８０重量％に変えて得られた組成物は、流動性
をほとんど示さず、よって射出成形して平板を成形する
ことができなかった。

比較例３ 実施例１においてカルシウム・ナトリウム・メタリン酸
塩ａｍ状物質、ｐｈｏｓｐｂａｔｅ　ｆ　１ｂｅｒのか
わりにガラス繊維を４０重重重となるように配合し、得
られた組成物を実施例１におけると同様にしてテストピ
ースを作成し、引張り強度を測定した。

結果を第１表に示す。

なお、第１表に示した引張り強度はＪＩＳＫ６７４５に
準拠して測定したものである。

第　　１　　表 第１表より、次のことが明らかとなる。

（１）本発明で必須とする要件をすべて満たしている組
成物から得られた成形品は、入方向とＢ方向の引張り強
度が共にすぐれ、しかもその差が小さい。

（２）　しかし、カルシウム・ナトリウム・メタリン酸
塩ａ維状物質の使用量が少なかったり（比較例１）、プ
ラス繊維を使用したり（比較例３）した場合には、成形
品の入方向とＢ方向との引張り強度の差が大きい。

（３）本発明のカルシウム・ナトリウム・メタリン酸塩
繊維状物質を使用して得られる組成物から得られた成形
品は、表面がなめらかで品質が良好であるが、プラス繊
維などを使用すると、成形品の表面が非常に粗くなる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）サーモトロピック液晶ポリマーと、カルシウム・
   アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質とを含有するこ
   とを特徴とする成形用組成物。
2. （２）サーモトロピック液晶ポリマーを９５〜３０重量
   ％と、カルシウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状
   物質を５〜７０重量％とを含有することを特徴とする、
   特許請求の範囲（１）に記載の成形用組成物。
3. （３）カルシウム・アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状
   物質が直径・１〜５μｍおよび繊維長さ・５０〜４００
   μｍであることを特徴とする、特許請求の範囲（１）に
   記載の成形用組成物。
4. （４）サーモトロピック液晶ポリマーと、カルシウム・
   アルカリ金属・メタリン酸塩繊維状物質とを含有する成
   形用組成物を製造するにあたり、前記サーモトロピック
   液晶ポリマーと前記カルシウム・アルカリ金属・メタリ
   ン酸塩繊維状物質とを、脱気口を有する混練機を用い、
   窒素気流中で、均一に混練することを特徴とする成形用
   組成物の製造方法。