JPS6234793B2

JPS6234793B2 -

Info

Publication number: JPS6234793B2
Application number: JP58109493A
Authority: JP
Inventors: Kunio Hagiwara; Tokuo Yoshimura; Akira Aiba
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1983-06-19
Filing date: 1983-06-19
Publication date: 1987-07-29
Also published as: US4528304A; JPS601256A

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は、補強材として無機質繊維を含有す
る熱可塑性樹脂組成物に係り、特に、高強度であ
ると同時に高弾性であるポリアミド樹脂組成物に
関する。近年、歯車等の機械要素や建造物などのエンジ
ニアリング的な分野においてもプラスチツクが進
出し、高強度で高弾性のプラスチツク材料が要求
されるようになつた。このような要請に応えるも
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イスカー、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、高強度でかつ高弾性の樹脂組成物を与
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イスカーを組合せて
使用することが知られている。しかしながら、炭素繊維やチタン酸カリウム等
のウイ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
等の粉末又は鱗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、ガラス繊維が大量に使
用されると成形品の表面状態が悪化するという問
題があつた。本発明者等は、かかる観点に鑑み、高強度、高
弾性であつて、しかも、成形品の表面状態が良好
で、かつ、安価な樹脂組成物について鋭意研究を
重ねた結果、マトリツクス樹脂としてポリアミド
樹脂を使用し、これにフイラーとしてガラス繊維
とアスペクト比５〜100の破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
使用した場合よりもその強度の向上を図ることが
でき、この結果比較的高価なガラス繊維やポリア
ミド樹脂の使用量の低減を図ることができ、しか
も、成形品の表面状態を良好に維持することがで
きるポリアミド樹脂組成物を提供するものであ
る。すなわち、本発明は、ポリアミド樹脂20〜80重
量％と無機質繊維80〜20重量％とを主体とする組
成物であり、上記無機質繊維のうち85〜15重量％
がガラス繊維であつて、残りの15〜85重量％がア
スペクト比５〜100の破砕鉱物繊維であるポリア
ミド樹脂組成物である。本発明において、ポリアミド樹脂としては、ジ
カルボン酸成分としてテレフタル酸、イソフタル
酸、アジピン酸、セバシン酸、ビス（パラ−カル
ボキシフエノキシ）アルカン等を、ジアミン成分
としてヘキサメチレンジアミン、パラーアミノシ
クロヘキシルメタン、メターキシレンジアミン、
１，４−ビス（３−アミノプロポキシ）シクロヘ
キサン、トランスヘキサヒドローパラーフエニレ
ンジアミン等を、アミノカルボン酸成分としてα
−ピロリドン、ω−アミノカプロン酸、ε−カプ
ロラクタム、11−アミノウンデカン酸、パラアミ
ノ安息香酸、４−アミノフエニル−４−カルボキ
シフエニルエーテル等を用いて、縮合反応させて
得られる重合体及び共重合体を挙げることができ
る。これらのポリアミド樹脂は、単独で用いても
よく、また、２種以上を組合せて使用してもよ
い。また、ポリアミド樹脂としては、軟化点の低
いものが好ましい。また、本発明で使用するガラス繊維は、CaO，
SiO₂及びAl₂O₃を主成分とするもので、通常
CaO10〜20重量％、SiO₂50〜70重量％及び
Al₂O₃2〜15重量％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
ヨツプドストランドのいずれであつてもよく、ま
た、表面無処理のものであつ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つてもよ
いが、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１〜10mm、平均繊維径(D)が５〜20μ
好ましくは10〜15μ、アスペクト比（Ｌ／Ｄ）が
50以上のものが使用される。このガラス繊維は熱
可塑性樹脂と混合する際に切断されることがあ
り、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つても異なるが
もとの長さの約20％程度になることがあり、0.2
〜２mm、好ましくは0.3〜１mmである。上記ガラス繊維と共にポリアミド樹脂に配合さ
れる鉱物繊維としては、ロツクウール、セラミツ
クフアイバー、シリカフアイバー、アルミナフア
イバー、等を挙げることができる。上記のうち、ロツクウールは、岩綿、スラグウ
ール、鉱さい綿などとも称され、通常CaO20〜45
重量％、SiO₂30〜50重量％及びAl₂O₃5〜20重量
％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。ロツクウールは、通常玄武岩、
安山岩、輝緑岩等の自然石や製鉄の際に副生する
高炉スラグを溶融して繊維化したものであり、繊
維長数mmないし数cm、粒子含有率30〜40％程度で
ある。このような鉱物繊維は破砕してアスペクト比５
〜100にして使用する。鉱物繊維の破砕は、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、回転円盤型破砕機、圧縮破砕機、対向ロール
型破砕機等で破砕することができる。破砕方法と
しては、摩砕方式が好ましい。本発明で使用する
破砕鉱物繊維としては、上記のような破砕機で摩
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。かかる破砕鉱物繊維、例えば摩砕ロツクウール
は、平均繊維長が20〜500μ、好ましくはその70
％以上が100〜200μ、平均繊維径が２〜10μ、好
ましくはその70％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、この破砕鉱物繊維
も熱可塑性樹脂と混合する際に切断されることが
あるが、事前に破砕処理して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
れる破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。本発明において、ポリアミド樹脂に配合される
無機質繊維の配合割合は、使用されるポリアミド
樹脂の種類によつても異なるが、ポリアミド樹脂
20〜80重量％に対して無機質繊維80〜20重量％で
あり、好ましくはポリアミド樹脂30〜60重量％で
無機質繊維70〜40重量％、より好ましくはポリア
ミド樹脂30〜49重量％で無機質繊維51〜70重量％
である。無機質繊維の配合量が80重量％を越える
と強度が低下し、また、20重量％より少いと補強
効果が不十分である。上記無機質繊維は、ガラス繊維と破砕鉱物繊維
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、破砕鉱物繊維
のみでは強度の点で不足する。ガラス繊維と破砕
鉱物繊維の間の割合は、ガラス繊維が15〜85重量
％、好ましくは30〜70重量％であつて、破砕鉱物
繊維が15〜85重量％、好ましくは30〜70重量％で
ある。または、樹脂組成物中のガラス繊維および
破砕鉱物繊維の含有量で表わせば前者は20〜50重
量％、後者は10〜50重量％であつて、その合計が
30〜70重量％とすることが好ましい。上記ポリアミド樹脂、ガラス繊維及び破砕鉱物
繊維を含有するポリアミド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つてな
される。また、このようにして調製されたポリア
ミド樹脂組成物は、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。なお、上記ガラス繊維及び破砕鉱物繊維の表面
は、ポリアミド樹脂との密着性を向上させる処理
剤によつて処理されたものであつてもよい。ま
た、組成物の調製に際して、ポリアミド樹脂に通
常添加して使用される難燃剤、顔料、可塑剤、安
定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、架橋剤その他
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、アクリル酸系共重合体や
マレイン酸共重合体等の不飽和カルボン酸系共重
合体等であつて接着性を有し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剤、無機
充填材、その他強化用繊維等を添加してもよい。本発明によれば、ポリアミド樹脂にガラス繊維
と破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よりもその
強度の向上を図ることができ、この結果比較的高
価なガラス繊維やポリアミド樹脂の使用量の低減
を図り、同時に成形品の表面状態を改善の図るこ
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ポリアミド樹脂としてナイロン６（宇部興産株
式会社製）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３mm、平均繊維径13μ、
アスペクト比230）と摩砕ロツクウール（新日本
製鉄化学工業株式会社製商品名エスフアイバー
FF、平均繊維長120μ、平均繊維径４μ、アスペ
クト比30、粒子（10μ以下）含有率１重量％以
下）とを配合し、押出機で練り込んでポリアミド
樹脂組成物を調整した。このポリアミド樹脂組成物を使用して射出成形
により試験片を成形し、この試験片について引張
強度（JIS K6871）、引張伸び率（JIS K6871）、
曲げ強度（ASTM Ｄ−790）、曲げ弾性率及びノ
ツチ付1/4″アイゾツト衝撃強度（ASTM Ｄ−
256）を測定し、試験片の強度と弾性を詳価する
と共に、この試験片の表面状態を五段階評価方式
で評価した。結果を第１表に示す。

【表】

【表】実施例２ポリアミド樹脂としてナイロン66（宇部興産株
式会社製）を使用し、実施例１と同様にしてポリ
アミド樹脂組成物を調製し、各ポリアミド樹脂に
ついて試験片を成形し、実施例１と同様に各試験
片の物性を測定した。結果を第２表に示す。

【表】比較例１ポリアミド樹脂に代えて、ポリエチレンテレフ
タレートを使用し、実施例１及び２と同様にガラ
ス繊維とロツクウールとを配合して樹脂組成物を
調製し、試験片を成形してその物性を測定した。
結果を第３表に示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１ポリアミド樹脂20〜80重量％と無機質繊維80
〜20重量％とを主体とする組成物であり、上記無
機質繊維のうち85〜15重量％がガラス繊維であつ
て、残りの15〜85重量％がアスペクト比５〜100
の破砕鉱物繊維であることを特徴とするポリアミ
ド樹脂組成物。