JPS63120756A - フイラ−充填樹脂組成物 - 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〕 本発明は、無機粉体を配合した樹脂組成物に関する。更
に詳しくは比較的小粒径の無機粉体と、粒子の形状が規
定された雲母粉体を配合した樹脂組成物に関するもので
あシ、該組成物はその美麗品１機械部品、構造部品等に
おいて使用される。

〔従来の技術〕

炭酸カルシウム、メルク、クレー、硫改バリウム等の無
機粉体は、樹脂用のフィラーとして熱可塑性樹脂、熱硬
化性樹脂の両分野において既に広く用いられている。こ
れらの比較的微粒の無機粉体を配合したフィラー充填樹
脂は、ガラス繊維等の繊維状強化材を配合した樹脂、い
わゆるＦＲＴＰ、ＦＲＰに比べて強度、弾性率、アイゾ
ツト衝撃強度、熱変形温度等の力学的性質には劣るもの
の　１）コストが低床でおる、２）外観が美麗である、
３）落球衝撃強さが太さい、４）成形収縮率や、力学物
性に異方性が少く、また成形品の反シが少い等の特長が
ありこれらの特長を活かした分野での利用が進みつつあ
る。しかしながら、これらのフィラー配合樹脂の特長を
損うことなく、弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性
能を改良することが期待されている。ガラス繊維等の繊
維状強化材の併用は、これらの性能の改良に著しい効果
を発揮するものの、前記１）〜４）のフィラー配合樹脂
の性能が総て損われるため、望ましい改良法であるとは
言えない〇 一万、雲母粉体はそのフレーク状（リン片状）の特異な
粒子形状に基くすぐれた力学的性質の改良効果を発揮す
るものの、雲母は微粉砕することが極めて困難な鉱物で
あり、現時点において開発されている粉砕機では５μｍ
以下の粒子に粉砕することは不可能であり、経済性を考
慮すれば１０μｍ以下の粒子に粉砕することも困・誰で
ある。従って、雲母粉末を配合した樹脂は、一般のフィ
ラー配合樹脂に比べて、ウェルド部強さ、および外観の
美麗さにおいて劣ることが問題であった。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、前記のフィラー配合樹脂についての前
記の１）〜４）の特長を損うことなく、弾性率、強度、
熱変形温度等の力学的性能を改良することである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、フィラー配合樹脂の特長を損うことなく
、弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性質を改良する
ととにりいて鋭意研究を行った結果、特定粒径の無機粉
体と特定の形状を有する雲母粉末を併用することが意外
にも極めてすぐれた効果を発揮することを見出し本発明
を完成させるに到った。

即ち、本発明は、　Ａ）平均粒径５μｍ以下の無機粉体
、Ｂ）重量平均フレーク径が１０μｍ以上３０μｍ該Ａ
、Ｂ％Ｃの各成分の重量比が下式の範囲内にあることを
特徴とする成形用樹脂組成物である。

、　　Ａ＋Ｂ Ｏ１２５≦Ａ＋Ｂ＋Ｃ≦０．６ Ｏ３３≦　Ａ−１−Ｂ　　≦０．８ 本発明における雲母粉末の重量平均フレーク径とは粉体
を各種の目開きのマイクロシーブで分級し、その結果を
Ｒｏｓｉｎ　−Ｒａｍｍ１ａｒ線図にプロットし、測定
に供した粉体の全重量の５０重量％が通過するマイクロ
シーブの目開きｔ６０に相当する値である。すなわち雲
母粉末の重量平均フレーク径ｔは（１）式で定義される
。

Ｌ　＝　Ｌｓｏ　　　　　　　　　（１）一方、本発明
における雲母粉末の重量平均アスペクト比αとは重量平
均フレーク径ｔと、以下の方法によシ測定される雲母粉
末の車量平均フレーク厚さｄよシ（２）式を用いて算出
される値である。

α＝　ｔ／ｄ　　　　　　　　　（２）（２）式におけ
る雲母粉末の宣量平均フレーク厚さｄは、　Ｃ，Ｅ、　
Ｃａｐｅｓらの報告による水面単粒子膜性（Ｃ，Ｅ、　
Ｃａｐｅｓ　ａｎｄ　Ｒ，Ｃ、Ｃｏｌｅｍａｎ、　Ｉｎ
ｄ、　Ｅｎｇ、Ｃｈｅｍ。

Ｆｕｎｄａｍ、、　１２．１２４（１９７３）によシ測
定される。

フレークの水面での占有面積Ｓを用いて（８）式より算
出される値である。

ここでＷは測定に供した雲母粉末の重量、ρは雲母の比
冨（１−ε）は雲母粉末が水面上で最密充填状態をとっ
た場合の占有率であシ、雲母粉末については一般的ＫＯ
１９が計算に際して用いられる。

本発明における粒径５μｍ以下の無機粉体の粒径は、該
粉体を電子顕微鏡で撮影し、少くとも５００個の粒子の
直径を測定し、その測定値を平均することによシ得られ
る値である。一般に微粒の無機粉体は凝集構造をとるこ
とが多いが、本発明における無機粉体の粒径とは、凝集
体の直径ではなく、個々の単粒子の直径を言うものとす
る。

本発明において用いられる　Ａ）成分の無機粉体は、そ
の粒径が５μｍ以下、望ましくは３μｍ以下である。粒
径が５μｍを越える無機粉体は雲母粉末と併用して樹脂
に充てんした場合、落球衝撃強さと、ウェルド部の強度
が低くなる。

本発明において用いられる無機粉体の種類については特
に制限はないが、例えば炭酸カルシウム、タルク、硫酸
バリウム、絹雲骨、カオリン等を単独で又は混合して使
用することができる。特に組成物の力学的性能のバラン
スの点から炭酸カルシウム又はタルクが好ましい。炭酸
カルシウム又はタルクと雲母粉末を併用添加した樹脂は
、いずれもバランスのとれた力学的性能を有するが炭酸
カルシウム／雲母粉末併用系は、特に落球衝撃強さとウ
ェルド部強さにすぐれた組成物となシ、タルク／雲母粉
末併用系は弾性率、熱変形温度等において、特にすぐれ
た性能を有する組成物となる。

本発明において用いられる　Ｂ）成分の雲母粉体は前記
（１）式により定義される重量平均フレーク系が１０μ
ｍ以上３０μｍ以下であることが好ましく、更に好まし
くは、１０μｍ以上２０μｍ以下である。

重量平均フレーク径１０μｍ未満の雲母粉体は粉砕に要
するエネルギーが極めて大きくなル、経済面における問
題を有することに加え、意外にも１０μｍ未満の雲母粉
体を微粒の無機粉体と併用した組成物の落球衝撃強さ、
ウェルド部強さは、本発明の１０〜３０μｍの雲母粉末
を用いた場合の組成物のレベル以下となる。一方、車量
平均フレーク径が３０μｍを越える雲母粉末を用いた組
成物は落球衝撃強さ、ウェルド部強さが低くなる上成形
品外観が不良と彦る。

本発明において用いられる雲母粉末の前記（２）式によ
シ定義される取量平均アスペクト比は１０〜３０の範囲
内にあることが好ましい。ｉｔ量平均アスペクト比が１
０未満の雲母粉末は、微粒の無機粉体と併用した場合、
弾性率、熱変形温度、反シ等の改良効果が小さい。一方
、車量平均アスペクト比が３０を越える雲母粉体は、微
粒の無機粉体と併用した場合、落球衝撃強さ、ウェルド
部強さが低くなる。

本発明において用いられる雲母粉体の種類については特
に制限はなく白雲母（マスコバイト）、金雲母（フロゴ
バイト）、絹雲骨（セリサイト）、黒雲母、ソーダ雲母
、合成雲母等よシ適宜選択することができるが、成形品
の着色の自由度が大きいという意味において、白雲母は
特に好ましく用いられる。

本発明にシいて用いられる雲母粉末は樹脂との良好な界
面接着が得られる様に表面処理が外されていてもよい。

表面処理剤としては種々の有機化合物を用いることがで
きるが、シランカップリング剤特にアミン基や二重結合
を含むシランカップリング剤、例えばγ−アミノプロピ
ルトリエトキシシランや、γ−メタクリロキシプロピル
トリメトキシシラン等は好ましく用いられる０本発明に
おいて用いられる樹脂については特に制限はなく、熱可
塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれもが適宜用いられるが
、特に結晶性熱可塑性樹脂を用いた場合、落球衝撃強さ
の極めてすぐれた組成物が得られ、又、成形品に反シが
発生するという極めて大きな問題点が、微粒無機粉体／
雲母粉体の併用添加により著しく改良される。特に、結
晶性ポリプロビレ／樹脂を使用すると、以上の効果に加
え、熱変形温度、高温領域における弾性率、コスト等、
更に広い領域の性能が改良され、本発明における微粒無
機粉体／雲母粉体の併用添加効果が著しく発現する。

本発明において用いられる樹脂は、その極性が低い場合
、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等の脂肪族ポリ
オレフィンである場合には、無機粉体および雲母粉体と
の良好な界面接着が得られるよう極性基を有するモノマ
ー等での変性がなされていてもよい。本発明において用
いられる樹脂の流動性については、特に制限はないが、
落球衝撃強さにおいて著しい悪影響を与えない範囲にお
いて、流動性の良好な樹脂が好ましく用いられる。

本発明の成形用樹脂組成物における　Ａ）粒径５μｍ以
下の無機粉体、Ｂ）ＪＸ量平均フレーク径が１０μｍ以
上３０μｍ以下、買置平均アスペクト比が１０以上３０
以下の雲母粉体、および　Ｃ）樹脂のＸ量比は、下記の
＜ｉｈ＋、（５）式の範囲内にあることが必要である。

Ａ−）−Ｂ ０．２５≦τＴ丁Ｔｖ≦０．６　　（４）Ｏ１３Ｓ　　
　　　≦。０．８　　　（５）−１−Ｂ （４）弐に示すように無機粉体と雲母粉体の合計が、全
組成物重量に占める割合は２５重量％以上６０Ｘ量チ以
下であることが好ましい。すなわち２５重量％未未満領
域においては剛性、熱変形温度等の力学的性質の改良効
果が不満足であシ、一方６０重ｆｌチを越える領域にお
いては成形の際の流動性が不満足となシ、また外観、落
球衝撃強さ、ウェルド部強さ等の性能が低下する。（５
）式に示すように、雲母粉体の重量が無機粉体と雲母粉
体の重量の合計に対して占める割合は３００重量％上８
０重量−以下であることが好ましい。すなわち、雲母粉
体の重量が、無機粉体と雲母粉体の合計重量の３０冨量
−未満の領域においては剛性、熱変形温度、強度、低反
り性等の力学特性の改良効果が不満足となることがあシ
、一方８０重量％を越える領域においては、ウェルド部
強さ、落球衝撃強さ、外観等が不満足となる。

本発明における組成物は、各成分を単軸押出機、二軸押
出機、ニーダ−１二軸ロール等の装置を用いて混練する
ことによシ製造される。混線に際しては微粒無機粉体と
雲母粉体がいずれも均一に樹脂に混練されるように混練
装置、および条件を選択することが好ましいが、雲母粉
体については混練によシそのフレーク状の形状が破損し
ないよう留意することが併せて必要である。

本発明における組成物は、射出成形、押出成形。

圧縮成形、ブロー成形、トランスファー成形等の方法に
より、自動車部品、電機部品、電子部品、機械部品、構
造部品、シート、フィルム、異型押出品、ボトル、パイ
プ、棒等任意の形状に成形して、その優れた外観、寸法
精度、力学物性を生して用いられる。

なお、本発明の組成物においては、その性能を損わない
範囲内において、各種の公知の添加剤、例えば、充填材
、補強材、着色剤、劣化防止剤、滑剤、離凰剤、帯電防
止剤等を適宜添加することは何ら差支えない。

以下、実施例をあげて本発明を更に具体的に説明するが
、これは本発明を何ら制限するものではない０ 〔実施例〕 原材料として粒径の異る炭酸カルシウムと、重量平均フ
レーク径、重量平均アスペクト比の異る白雲母と、温度
２３０℃、荷ｇ２１６０？の条件下にて測定したメルト
フローレートが１５ｇｚ／１０ｍ１ｎのポリプロピレン
・ホモポリマー（ｐｐ）と、カルボキシル変性ポリプロ
ピレン（出光石油化学製ポリタンク）を用いて実験を行
った。ガルボキシル変性ＰＰは、総ての実験においてＰ
Ｐ重量の３重量％を添加した。また本実験に用いた雲母
粉末傘ル は、会て雲母粉末の重量の１重量％のγ−アミノプロピ
ルトリエトキシシランで表面処理をして、実験に供した
。

上記の原材料を表１に示す配合比で混合した後、溶融混
線を行って組成物を得た。溶融混線は２段に分けて行い
、まず、ＰＰ／カルボキシル変性ポリプロピレン／炭酸
カルシウムを二軸押出機で溶融混線・してベレットを作
製した後、該ベレットに白雲母粉末を混合して１軸押出
機で再度浴融混練して、表１に示す組成物を祷だ。得ら
れた組成物は射出成形機に供給してシリンダー温度２３
０℃で成形して、下記に示す形状の試験片を得、該試験
片を用いて下記に記す条件下で物性評価を行った。

Ａ、ウェルド部強さ：　ＡＳＴＭＤ６３８に規定される
厚さ３ｎのダンベル似試験片金型の両端のゲートよシ同
時に溶融樹脂を射出注入し中央部に衝突型のウェルド部
を作シ、該試験片の引張強さをチャック間距離１００■
、引張速度５　、、／ｍｉｎの条件下で測定した。

Ｂ、落球＠撃強さ：　１１００Ｘ１００Ｘ２の正方形の
板状試験片を作製し、該試験片にＪＩＳ　Ｋ７２１１に
従い種々の高さから重量１ｋｆの剛球を落下させ、その
５０チ破壊高さよシ算出した。

Ｃ０反シ：直径１５０１ｍ、厚さ２■の円板をセンター
ゲート金型で成形し、該円板を水平板上に置いた場合の
周辺の反シ上シ高さを測定し、その値を円板の直径（１
５０＋ａ　）で除して、チで表示した。

Ｄ、熱変形温度：　１２７Ｘ１３ｘ６ｗｓのバー状試験
片を用いて、ＡＳＴＭ　Ｄ６４８に従いファイバースト
レス１８．６４／ｃ！Ｉで測定した。

用いてＡＳＴＭ　Ｄ７９０に従いスパン１００戴、変形
速度３　ｍ　／　ｍ　ｉ　ｎ　、の条件下で測定した。

以上の方法で測定した実施例及び、比較例の評価結果を
まとめて表１に示した。

速」例１〜４、比較　１〜１０ 実施例１〜４の組成物は、落球衝撃強さ、ウェルド引張
強さ、反り、曲げ弾性率、熱変形温度、外観の総ての項
目において満足しうる性能が得られた。比較例１〜１０
の組成物は、評価項目の内のいくつかについて、その性
能が不満足でめった（表１において×で表示）。

実施例５〜７、比較例１１〜１５ 微粒の無機粉体として粒径の異るタルクを、雲母粉体と
して重量平均フレーク径、重量平均アスペクト比の異る
金雲母粉末を用いる外は、実施例１〜４の場合と全く同
様の実験を表１に記した組成で行った。実施例５〜７の
組成物については、測定した総ての項目について満足し
うる性能が得られ、−万、比較列１１〜１５の組成物に
ついては、不満足な性能がみとめられた。

実施例８〜１０、比較例１６ 微粒の無機粉体として、硫酸バリウム（実施例８）、絹
具母（実施例９．比較例１６）、カオリン（実施例１０
）を用いる外は実施例１〜４の場合と全く同様の実験を
表１に示す組成で行った。

実施例８〜１０の組成物については測定した総ての項目
において満足しうる性能が得られたが、比較例１６の組
成物については落球衝撃強さが、極めて不満足な値とな
った。

実施例１１ 微粒の無機粉体として炭酸カルシウムを、雲母粉体とし
て絹雲量を用いるほかは実施例１の場合と全く同じ実績
を行った結果を表１に示した。総ての測定項目について
満足しうる値が得られた。

実施例１２、比較例１７．１８ ４−ス樹脂としてスチレン−アクリロニトリル共凰合体
（ＳＡＮ）を用いる他は実施例１〜４の場合と全く同様
の実験を表１に記した組成で行った。実施例１１の組成
物は、測定した総ての項目について満足しうる値が得ら
れたが、雲母粉体を用いない比較例１７の組成物につい
ては曲げ弾性率と熱変形温度の値が、また炭酸カルシウ
ムを用いない比較例１８の組成物については落球衝撃強
さと、ウェルド部の引張強さの値がそれぞれ不満足とな
った。

シス下余白 〔発明の効果〕 本発明によれば従来のフィラー配合樹脂の特長を損うこ
となく、弾性率、強度、熱変形温度等の力学的性質が著
しく改良された樹脂組成物が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ａ）平均粒径５μｍ以下の無機粉体、Ｂ）重量平均
   フレーク径が１０μｍ以上３０μｍ以下で重量平均アス
   ペクト比が１０以上３０以下の雲母粉体及び、Ｃ）樹脂
   を必須成分として含有し、該Ａ、Ｂ、Ｃの各成分の重量
   比が下式の範囲内にあることを特徴とする樹脂組成物。 ０．２５≦（Ａ＋Ｂ）／（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）≦０．６、かつ
   ０．３≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．８ ２、無機粉体が炭酸カルシウムである特許請求の範囲第
   １項記載の樹脂組成物。 ３、無機粉体がタルクである特許請求の範囲第１項記載
   の樹脂組成物。 ４、樹脂が結晶性熱可塑性樹脂である特許請求の範囲第
   １項、２項または３項記載の樹脂組成物。 ５、樹脂が結晶性ポリプロピレンである特許請求の範囲
   第１項、２項、３項または４項記載の樹脂組成物。