JPS62209142A - 熱可塑性樹脂と繊維状フイラ−の混合物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明ぼ、繊維状フィラーを熱可塑性プラスチックに配
合した成形材料用混合物に関するものである。

〔従来の技術〕

現在では、各種のき成樹脂成形品が、各種の利用場面で
極めて多く用いられている。

このような合成樹脂成形品を大きく分類すると、合成樹
脂素材が有する透明性を利用して各種の装飾、ディスプ
レイに使用しているものと、積極的に充填材、補強材、
顔料等を混入させて機械的強度、熱的特性あるいは電気
的特性などを向上させて使用しているものがある。

前者の場合、混合する配合品は、本質的に不均一系を形
成するものを使用しないことから問題はあまり起こらな
いが、後者の場合では添加するものが本質的に不均一系
を形成するものであることから、その均一混合について
は種々の検討がなされている。

例えば、繊維状の充填材ないしは補強材を合成樹脂に均
一に配合しようとするときに＋：１所定長さの繊維を合
成樹脂と共に混練して均一分散を図ることが行オ）ねて
いる。

具体的には、押出機やニーグー内で熱可塑性プラスチッ
クを溶融させると同時にスクリューあるいは混練用羽根
により繊維状フィラーと混合させる方法、ベレツ】・ま
たは粉末状の熱可塑性プラスチックと嶽維状フィラーを
振とう機または粉砕攪拌機により混合する方法あるいは
水中に熱可塑性プラスチックの粉末と繊維状フィラーを
分散させ、ミキサーで混合攪拌し脱水させる方法等があ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

繊維状の充填材ないしは補強材を例えば溶融混練法によ
って均一混合させようとすると、溶融している高粘度流
体を形成している合成樹脂のなかで混練という操作を行
うために比較的大きな剪断応力が働き微細なｍ維は、例
えば、約６−程度の長さのものを投入しても０．５ａａ
長程度にまでしばしば切断を起こす。

この繊維の切ｌ新は、とくにガラス繊維を使用している
とき１〔起こりやすく、また、その現象げ、ランダムに
起こるために繊維長の管理を行うことがきわめて難しく
、設計した諸強度、緒特性を維持させるために設計量以
上の混入を行わざるを得ないという結果となる。

しかも、この溶融混練法を実施した場合には、少なくと
も合成樹脂を流動状態にする必要から加熱を行っている
が、充填材ないしは補強材を合成樹脂と混合し均一分散
が行われるまで加熱を続けることが必要であることから
、合成樹脂はその混線の操作の期間中、熱履歴を受は続
けている状態となり熱劣化を起こすおそれがある。

ブレングー等による混合方法では、外観上混合がなされ
ているように見えるが、実際はそれほど充分な混合は行
われていず、逆に粉砕攪拌機で混合を行うときには繊維
が強い剪断力と圧縮力を受けて粉化してしまうという欠
点を有する。

最後のスラリー混合方式の場合で１よ、先ず大量の水を
使用する必要があること、当然のことながら乾燥工程が
必要となること、樹脂粉体と繊維との間には物理的ある
いは化学的な力が作用していないのでハンドリングの期
間中に粉体が繊維から脱落してしまうこと、および水に
対して物理的・化学的に安定な合成ｇ−１ＩＪ＆　ｌ、
か利用でないことなどの点から拘束要因が多すぎるとい
う欠点を有するものであった。

〔問題点を解決するための手段〕

このような周囲の状況のなかにあって種々検討を重ねた
結果、直径４〜１００μｍ１アスペク１、比１００〜２
００００である繊維状フィラーと平均粒径５〜１０００
μｍの熱可塑性プラスチック粉末とからなり、繊維状フ
ィラーの周囲に熱可塑性プラスチック粒子を静電気的に
付着させていることからなる熱可塑性ｔＩｉｌｉ脂と繊
維状フィラーの混合物に到達したのである。

〔作　　用〕

本発明でいう熱可塑性プラスチックとは、ボリブａピレ
ン、ポリエチレン、ナイロン、ポリエチレンテレフタレ
ート、ＰＶＣなとの一般的なものであり、その形態は対
象となる繊維状フィラーとの均一混合を主目的としてい
るのであるから、できるだけ混合しやすい形態、すなわ
ち粉体のものであることが好ましい。

そして実際に混合操作を行う場面が、例えば浮遊流動に
よる場合もあることから、流動気体の流速により流動し
得るものであることが必要で、しかも繊維状フィラーと
の均一混合が可及的速やかに行われることが要求される
ことから、その平均粒径はおよそ４〜１０００μｍ程度
のものであることが好ましい。

ここで使用する繊維状フィラーは、その材質としてはガ
ラス、炭素、金属あるいは有機物質により形成されたも
のでよく、その繊維の直径はおよそ４〜１００μｍで、
その単繊維のアスペクト比（長さｌと直径ｄとの関係、
アスペクト比＝ｌ／ｄ）は、１００〜２００００程度の
ものを使用することが好ましい。

なお、繊維状フィラーとしてｍ線束を（走用するときは
、全繊維のうち少なくとも１０％が単繊維にまで解繊し
いろことものを使用するのが好ましし）。

このような繊維状フィラーと熱可塑性プラスチックとを
混合させる際には、堪維成分と樹脂成分を重量比で０，
０５：　　９９．５〜８０：２０とすることによりおお
むね良い結果を得ることができろ。

当然のことながら、上述の成分のほかに必要に応じて通
常使用されている酸化防止剤、老化防止剤、着色剤その
他を配合できるのはいうまでもない。

〔実施例〕

以下、具体的に実施例を示して本発明の構成および効果
を説明する。

実施例 一素　　　　（イ ■　熱可塑性プラスチック：市販のポリプロビレ、粉末
、律均粒径゛３５０μｍ ■　繊維フィラー：市販ガラスファイバーＰＰ、用、　
１３μｍ　φＸ　　１　３　ｍＩｎ８００本を集束した
もの ■　配合比：熱可塑性プラスチック　７０重量部繊維フ
ィラー　・　　　　３０重１部 混合機 三井三池化工機製のＦＭＩＯＢ型ヘンシェルミキサーを
使用し、３９００ｒｐｍで５分間混合。

致−困 混合機で混合して得た混合物を光学題徴鏡で観察したと
ころ、繊維の９０％が解繊して単繊維となり、また熱可
塑性プラスチックの粉末は、繊維の周囲に均一付着して
いることが確認された。

なお、この場合では、繊維フィラーの切断はほとんど見
られなかった。

比較例　１ 実施例１と同一の材料をリボンブレングーにより血合し
た。

この場１の混合物を観察したところ、繊維長の切断：ま
殆ど認められなかったが、繊維束は５％しか解繊してお
らず、また通常程度の取扱を行っている内に熱可塑性プ
ラスチックの粉末は、ｗ４維から容易に離脱した。

比較例　２ 実施例１と同一の材料を２軸押用機により溶融混練し、
押し出された混合物を冷却後観察したところ繊維束はほ
とんど完全に解繊していたが、繊維長は０．５閣にまで
切断されていた。

実施例　２ 以上のようにして得た３種類の混合物をそれぞれホット
プレスにより３■厚さのシートび成形した後、成形物中
の繊維束の解繊の程度（％）、残存した繊維の平均［維
長（ｌＩＩｌｌ）、引張強さくＴＳ）およびアイゾツト
衝撃強さ　（Ｉｚｏｔ）を観察したこる次の表の結果を
得た。

なお、ホットプレスによる成形条件は、２００℃、１０
ｋｇｆ／ｃ／、１０分間とした。

実施例　　９０　　　１３　　　８．５　　　６０比較
例１５１３３．５　　　　５ 比較例２１００　　　０．５　　８．０　　　１０上の
表で明らかなことは、通常のリボンブレングーを使用し
たときには、繊維長には変化はないが、その解識度は低
く従って成形体中に均一分散していないことから機械的
強度を低下させる原因となっている。

一方、押出機による溶融混練では、解繊状態は非常に良
好な結果を示したが、成形体中に分散している繊維が切
断しており、この影響がその衝撃強度の値に大きく現れ
ている。

〔発明の効果〕

本発明を実施することにより、次のような効果を享受す
ることができる。

［１１水にたいして不安定なプラスチックでもこの方法
を［り川するごとができろ。

（２）溶融粘度が低し１プラスチツクでも繊維状フィラ
ーを均一に分散させることができろ。

（３）本発明によって得た材料を醍用して製造した成形
体は、機織的強度、とくに衝撃強度が著しく向上する。

（４）ｍ維束中の繊維が、単繊維までほぐれているもの
が多いため外観も良好なものとなる。

（５）ｍ維の開城状態が良好でプラスチックの溶融流動
に充分追随することができるので複雑な形状の成形も充
分に実施することができる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）直径５〜１００μｍ、アスペクト比１００〜２０
   ０００である繊維状フィラーと平均粒径５〜１０００μ
   ｍの熱可塑性プラスチック粉末とからなり、繊維上フィ
   ラーの周囲に熱可塑性プラスチック粒子を静電気的に付
   着させていることからなる熱可塑性樹脂と繊維状フィラ
   ーの混合物。
2. （２）繊維状フィラーとして繊維束を使用するとき、そ
   の１０重量％以上が単繊維に解繊されているものを使用
   する特許請求の範囲第１項に記載の混合物。
3. （３）繊維状フィラー部熱可塑性プラスチックの組成比
   を重量比で０．０５：９９．５〜８０〜２０としている
   特許請求の範囲第１項に記載の混合物。