JPS63113072A - プラスチック組成物及びその製造法 - 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】 （ａ）産業上の利用分野 この発明は、各種機械や電機１＆器において、慣性体等
として使用される高比重のプラスチック組成物に係り、
複合体としての強度の低下、錆の発生等を防止するのみ
ならず、任意の美しい着色を可能としたプラスチック組
成物及びその製造法に関する発明である。

（ｂｌ従来の技術 プラスチック材料は、比較的安価で生産性が優れている
ため、各種の機械部材や電機製品に広く利用されている
。

又これらプラスチック材料は他の特性として、従来の材
料特に金属材料等に比べて比重が小さいことがあげられ
、これは製品の軽量化のためには大きな利点となってい
るが、その反面これを慣性体等の高比重を必要とする用
途に使用する場合には大きな障害となっている。

従来、プラスチック材料を用いて、比重の高い成形品を
製造するに際しては、二つの方法が採られている。その
一つはプラスチック材料に金属粉末を多量に配合した複
合材料であり、他はプラスチック成形品を金属部品と結
合させて使用する方法である。

然しなから、前者の複合成形方法によると、成極のプラ
スチック材料においては、金属粉末より溶出する金属イ
オンの作用により、プラスチック材料の主鎖切断が生じ
、著しく複合材料の物性を低下させることが屡々見られ
る。

又、配合する金属の種類によっては、使用中に錆が発生
して著しく外観を損ねたり、或いは材料の着色を不可能
にして暗色の成形品しか得られないため、外装部品には
使用に制限をうけるなどの欠点があった。

一方、後者の方法の場合は、金属部品の製作、或いはイ
ンサート成形、乃至後加工による組立等の労力が必要と
なり、プラスチック成形品の最大の利点である生産能率
、即ち、−工程で成形品を完成することによる高い生産
性と低いコストの有利性を損なうという大きな欠点があ
った。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点 本発明者は高比重プラスチック複合材料に関する、前述
の従来技術の欠点を改良し、特に工業用樹脂たるナイロ
ン樹脂、熱可塑性ポリエステル樹脂及びポリプロピレン
樹脂において高比重充填材配合に起因する複合材料の性
能の劣化を防止し、工業用材料として充分の強度を有し
且つ所望の高比重を達すると共に、併せて着色自在な複
合組成物を開発することを目的として、研究の結果この
発明を完成したものである。

（ｄ）問題点を解決する為の手段 本発明に係る高比重プラスチック組成物には、高比重充
填材として、高濃度鉛分の鉛ガラス、詳しくは酸化鉛（
ＰｂＯ）８０％以上、珪酸（Ｓｉｇｎ１６％以下により
構成される鉛ガラス粉末が使用される。

該鉛ガラス粉末の粒度は、均質な組成物を得るために、
４０メツシユ以下、好ましくは９０％以上が１００メツ
シュ通過の粒末であればよい。

しかし、組成物が工業部材用として充分な強度を発揮す
るためには、粉末ガラスの粒度が全ｆｔ１１５０メツシ
ュ通過、好ましくは２００メツシュ通過であることが必
須条件である。微粒子を使用する他の利点は、組成物に
ガラス繊維等の繊維状強化材を配合したときの強度に与
える相乗効果があげられる。ここでいう粒度とは、タイ
ラー標準フルイ隘で表示している。

１５０メツシュ通過のような微粒子を配合することによ
る利点は、上述のように強度が優れることのほか、成形
品の表面が平滑で塗装などの二次加工性が良いことであ
る。又混合物の射出成形時の流動性も優れる。

鉛ガラス高濃度配合物において、鉛ガラス粉末を事前に
カップリング処理を行い、或いは樹脂原料とブレンドす
ると同時にカップリング剤を配合することが必要である
。

この目的のためには、有機シラン化合物、例えばγ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチ
ル）　Ｔ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フ
ェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−
グリシドキシプロビルトリメトキシシラン等のシラン系
カップリング剤、又は有機官能基としてカルボキシ、脂
肪族、メタクリルオキシなどの有機配位子をもつジルコ
アルミネート系カップリング剤が使用出来る。

最適なカップリング剤は、配合する樹脂により異なる。

ナイロンに対してはγ−アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、ポリブチレンテレフタレートに対しては脂肪族系
ジルコアルミネートカップリング剤が好ましい。

カップリング剤は、金属粉等に対して０．００１〜２、
０重量％、好ましくは０．０１〜１．０重量％配合する
ことが特に有効である。

これ以下の場合には効果が乏しく、又これ以上配合して
も、コストが上昇するのみで効果の向上は見られない。

鉛ガラス高濃度配合組成物は各種強化材を配合すること
により著しく強度と剛性を向上させることが出来る。こ
の目的に配合する強化材としては繊維状の強化材、特に
ガラス繊維が好ましい。

ガラス繊維の配合量は、１％〜３０％、好ましくは１０
％〜２０％である。他の繊維状強化材としては、珪酸カ
ルシウム（ウオラストナイト）、ゾノトライト、チタン
酸カリ、石膏繊維（フランクリンフアイバー）　、ＭＯ
Ｓ　（Ｍｇ　ＳＯ４・５Ｍｇ０・８Ｈユ０）、アスベス
トなどがあげられる。

これら強化材の配合量は、組成物の１％〜４０％好まし
くは１０％〜３０％である。

本発明の組成物に配合されるプラスチックは、多（の熱
可塑性プラスチックが使用できる。一般の高比重用途に
は低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、耐ｊｉｉ撃性ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂などが
適当である。

ポリオレフィン系の樹脂には、耐衝撃性を与える目的で
エチレン−プロピレンゴム、ポリブタジェンゴム等を配
合することも好ましい。

高強度、高比重の用途、例えばフライホイールや慣性体
などは、プラスチック材料としてより高性能のエンジニ
アリングプラスチック、例えばナイロン、ポリブチレン
テレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフ
ェニレンサルファイドなどの結晶性樹脂、或いはポリカ
ーボネート、ポリフェニレンエーテル−ポリスチレンブ
レンド樹脂、ポリサルホンボリアリレートなどの非品性
樹脂を使用できる。これらエンジニアリングプラスチッ
クは、その耐衝撃、耐ストレスクラッキング性、成形性
などを改善する目的で、ポリマーアロイ化されることも
多く、これらも本組成物用の樹脂に含まれる。但し本発
明は上述の樹脂により制約を受けるものではない。

又、鉛ガラス粉末と樹脂との混合物に、フェノール系安
定剤、フォスファイト系安定剤等の安定剤を加えて、成
形加工時の着色を防止し、或いはメチレンビスアマイド
、ステアリン酸等の滑剤を加え、成形品の離型性や表面
平滑性を改良する一般の技法を用いることも出来る。

これら混合物を、常法により溶融混合（メルトコンパウ
ンディング）することにより、容易に高比重プラスチッ
ク材料を造ることが出来る。

又、この混合物を、スクリュー式射出成形機により、混
合物より直接に成形品に賦形することも可能である。

この工程に用いる射出成形機としては、特に日本国特許
第１１０４７２７号公報に記載される混練機構を備えた
射出成形機が、鉛ガラス粉末の均一分散を行う効果が大
きい為本発明の実施に優れた効果を発揮する。

尚、本発明に係る組成物の射出成形においては、射出成
形機のスクリューと連動して作動する材料供給装置を付
設し、且つ材料が成形機シリンダー内に飢餓状態で供給
されるように調整しつ＼、成形することが好ましいので
ある。

この効果は、材料が充分に脱気されること、及び熔融過
程の高粘度材料により、射出中のスクリューの前進が妨
げられる程度が少ない為、スクリューは設定されたスト
ローク内を、設定されたスクリュー位置と射出速度の組
合せに従い円滑に前進することによって、精密な成形品
を製造するのに極めて有効であるからである。

但し、本発明に係る組成物自体は勿論これらの製造方法
によって制約を受けるものではない。

（ｅ）作用 本発明は、酸化鉛を８０％以上含有するガラス質をプラ
スチック材料中に５０％〜９０％の高濃度に充填するこ
とにより、従来の鉄粉などの金属粉配合材料における錆
の発生及び暗色に限定される欠点を改良し、更に該ガラ
ス質の粒度、表面処理及び繊維状強化材の適正条件を定
めることにより、高比重、高強度の材料の開発に成功し
たものである。

（ｆ）実施例 以下に実施例をあげて本発明の内容を詳細に説明する。

実施例１゜ 酸化鉛（ＰｂＯ）８５％、珪酸（Ｓｉ０２）１５％より
構成される鉛ガラス（比］ｉ６．５）の８０メツシュ通
過粉末　　　　　　　　　　　　　２０１０ｇポリプロ
ピレン（三井東圧化学社製ＪＨ）９０ｇ ヒンダードフェノール型酸化防止剤　　　　１ｇ（アデ
カアーガス社製マークＡＯ−６０）を、ドラム型ブレン
ダーを使用して３分間混合した後、日本国特許第１１０
４７２７号に記載された混線機構を備えた射出成形機を
使用して、シリンダー温度２２０℃で、 ＡＳＴＭ　　０６３８　４型引張試験片及びＡＳＴＭ　
　Ｄ２５６　　ｆｉｉ撃試験片を成形した。

比較例１゜ 酸化鉄（比重４．７）　　　　　　　　　　２１３０ｇ
ポリプロピレン（三井東圧化学社製ＪＨ）７０ｇ ヒンダードフェノール型酸化防止剤 （アデカアーガス社製マークＡＯ−６０）　　　Ｉｇを
使用し実施例１．と同様に試験片を成形した。

上記実施例１．及び比較例１．の試験片につき、測定さ
れた物性値は第１表の通りで、本発明に係る実施例１．
の複合材は高比重であるのみならず極めて靭性大で色相
の優れた組成物であった。

第１表 実施例２゜ （１）酸化鉛（ＰｂＯ）８５％、珪酸（Ｓｔ　０２！　
１５％より構成される鉛ガラス（比重６．５）の１５０
メツシュ全量通過粉末５０００　ｇを高速ミキサー（角
田製作所製スーパーミキサー）中で低速で混合しながら
、シランカップリング剤２５ｇ（信越化学工業社製ＫＢ
Ｅ９０３を変性アルコール／水＝９／１熔液で１０倍に
希釈）を添加し引続き７５０　ｒ　／ｍで３００分間混
を続け、アルコール分を揮発させて表面処理鉛ガラス粉
末をつくった。

（２）（１）の処理鉛ガラス粉末全量、粉末状ナイロン
６樹脂（宇部興産社ＷＩＯＩＩＦ）　１０００　ｇ、ガ
ラス繊維（日東紡績社製３−ＰＥ−４５４）　６６７　
ｇをドラム型ブレンダにより混合した。

（３）（２）の混合物を日本国特許第１１０４７２７号
に記載された混練機構を備えた射出成形機に、スクリュ
ーと連動するスクリューフィーダーから成形機シリンダ
ー内の供給部がｆｉ１１ｍ状態になるように混合物を供
給し、成形を行った。

成形品はＡＳＴＭ　　Ｄ６３８　４型引張試験片（厚さ
３．２ｍｍ）及びＡＳＴＭ　　Ｄ１９０曲げ試験片（全
長１２７鶴、幅１２．７ｍ、肉厚３．２ｍ）で、成形条
件は第２表の通りであった。

実施例３゜ 実施例２と同じ配合、同じ手順で、鉛ガラスを２００メ
ツシュ全量通過粉末を使用して混合物をつくり成形を行
った。

比較例２゜ 実施例２と同じ配合、同じ手順で、鉛ガラスを８０メツ
シュ全量通過粉末を使用して混合物をつくり成形を行っ
た。

実施例２、実施例３及び比較例２の物性試験の結果は第
３表に示す、実施例２及び３は比較例２に比べ強度が優
れ、軽金属ダイカスト品を代替えし得る機械的強度をも
ち、且つ比重が軽金属と同等であるため、一般の高強度
プラスチック材料でつくられる成形品に比べて慣性が太
き（、かつｆｆ１ｌ感即ち高級感があり、工業的に極め
て有用な成形材料である。

第２表　成形条件 第３表　物性試験結果 （ｇ）発明の効果 本発明は、酸化鉛（ＰｂＯ）８０％以上、珪酸（Ｓｉｎ
、＞１６％以下により構成される鉛ガラス粉末を配合す
ることにより、金属イオンの作用により劣化を受は易い
熱可塑性ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂等を基
質とした高強度の高比重複合組成物の製造を可能にした
ものである。

又本発明に係る複合材料の色相は、樹脂分の原色若しく
は白色に近い為広範囲の色に着色することが出来、かか
る高比重組成物を機器等の外装部材への使用をも可能に
したものである。

更に、当該複合組成物には高価な金属不活性化剤等を配
合することを要しない為原価低減の効果もある等、上記
のように多くの顕著な効果を有する新規な発明であるの
みならず、本発明は該鉛ガラス粉末の粒度、特定のカッ
プリング剤による表面処理を行い、必要によりガラス繊
維、微細繊維状無機フィラーを配合することにより、軽
金属ダイカスト品に代替えし得る機械的強度を有し、且
つ重量感があって成形品に高級感をいだかせる成形材料
をも開発したものである。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化鉛（ＰｂＯ）を８０％（以下全て重量比とす
   る）以上含有するガラス質をプラスチック材料中に５０
   ％〜９５％充填したことを特徴とする高比重プラスチッ
   ク組成物。
2. （２）酸化鉛（ＰｂＯ）を８０％以上含有し、粉末の粒
   度が１５０メッシュ全量通過するガラス質粉末を５０％
   〜９５％充填したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の高比重高強度プラスチック組成物。
3. （３）酸化鉛（ＰｂＯ）を８０％以上含有し、粉末の粒
   度が１５０メッシュ全量通過するガラス質粉末を、カッ
   プリング剤で表面処理を施し、５０％〜９５％充填した
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高比重高
   強度プラスチック組成物。
4. （４）カップリング剤で表面処理を施した酸化鉛を８０
   ％以上含有し粉末の粒度が１５０メッシュ全量通過する
   ガラス質粉末５０％〜９５％ ガラス繊維１％〜４０％ 熱可塑性プラスチック５％〜５０％ より構成される特許請求の範囲第１項記載の高比重高強
   度プラスチック組成物。
5. （５）カップリング剤で表面処理を施した酸化鉛を８０
   ％以上含有し粉末の粒度が１５０メッシュ全量通過する
   ガラス質粉末５０％〜９５％ 繊維状無機フィラー１％〜４０％ 熱可塑性プラスチック５％〜５０％ より構成される特許請求の範囲第１項記載の高比重高強
   度プラスチック組成物。
6. （６）プラスチック材料がナイロン樹脂である特許請求
   の範囲第１項記載の高比重プラスチック組成物。
7. （７）プラスチック材料がポリブチレンテレフタレート
   である特許請求の範囲第１項記載の高比重プラスチック
   組成物。
8. （８）プラスチック材料がポリプロピレン樹脂である特
   許請求の範囲第１項記載の高比重プラスチック組成物。
9. （９）カップリング剤がシラン系カップリング剤である
   特許請求の範囲第３項記載の高比重プラスチック組成物
   。
10. （１０）カップリング剤がジルコアルミネートカップリ
    ング剤である特許請求の範囲第３項記載の高比重プラス
    チック組成物。
11. （１１）スクリュー式射出成形機により、鉛ガラス粉末
    と樹脂の混合物を成形することを特徴とする高比重プラ
    スチック組成物の製造法。
12. （１２）射出成形機が、特許第１１０４７２７号（特公
    昭５６−４７８４７号）公報に記載された混練射出成形
    機であることを特徴とする特許請求の範囲第１１項記載
    の高比重プラスチック組成物の製造法。