JPS63235357A - 成形用強化樹脂組成物 - 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、機械的強度が高く、成形品の変形量が少なく
、表面性及び光沢が良好で、しかも優れたウェルド強度
保持率を有する成形用強化樹脂組成物に関する。

〔従来の技術〕

ポリアセタール樹脂及び芳香族ポリエステル樹脂は、優
れた物理的、化学的性質を有し、且つ加工性も良いため
、単独でも種々の成形品に用いられているが、利用分野
によってはその性質を改変する目的で、様々の強化材、
添加材を配合す名ことが行われてきた。そして高い機械
的強度、剛性の要求される分野においては、そのような
成形品を得るために、ガラス繊維を代表とする繊維状の
強化材を用いることが周知である。しかし、ガラス繊維
等の繊維状強化材の配合は異方性を増大させ成形品に変
形即ち「そリ」を生じさせるという問題がある。一方、
成形品の変形を防止又は低減するため、ガラスピーズな
どの粒状物や、タルク、雲母、ガラス箔等の板状強化材
を用いるなどの方法が数多く提案されてきているが、こ
れらの添加物の配合は、変形に対しては良好であるが、
強度面ではあまり大きな向上は望めない。そこで、繊維
状の強化材と板状物又は粒状物を併用して、強度と変形
との両者の要求を満足させようとする試みもなされてお
り（特開昭５３−１２１８４３号、特開昭５９−１８９
１７０号）、特にガラス繊維等の強化材と雲母を併用配
合した組成物は、通常の機械的性質や成形品の変形が改
善されるばかりでなく、耐電圧等の電気的特性の向上、
耐熱性の向上などの特色を備えており、電気部品や機械
部品として有用である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、ガラス繊維等の強化材と雲母を併用配合したポ
リアセタール樹脂又は芳香族ポリエステル樹脂は、成形
品とした時の実用的な強度、表面特性等の面では尚十分
でない場合も多く、特に成形品にウェルド部分が存在す
る場合の強度の低下、及び、射出成形品の表面の荒れや
光沢不足等、外観を悪くし、成形品の製品価値を下げる
といった別の問題点が生じてくる。特に実際の射出成形
品においては、例えば二点ゲートによる射出成形の場合
、或いは一点ゲートによるリング状の成形品を得る場合
等、多くの場合ウェルド部の存在が避けられないことか
らして、ウェルド部分の強度の低下は実用上極めて重大
な問題である。これらの問題点は、成形時のシリンダ一
温度、射出圧力、金型温度等の成形条件を制御すること
で多少は解決されるが、しかし未だ根本的な解決には至
っていない。

本発明はかかる如きガラス繊維等の強化材と雲母を併用
充填したポリアセタール樹脂組成物又はポリエステル樹
脂組成物のもつ耐変形性、機械的性質、耐熱性、電気的
性質等の特徴を維持し、且つその欠点である成形品のウ
ェルド強度、外観等を改善して、各物性にバランスのと
れた実用的に価値のある組成物を提供することを目的と
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記のような問題点を解決するために、本発明者らは種
々の研究を重ねてきた結果、ウェルド部分の強度低下を
最小限度に抑えるためには、使用する雲母の粒径をでき
るだけ小さくすべきであるとの結論に到達した。しかし
、小径の雲母はその調製上アスペクト比も小さくなるの
が通常であり、そのようなアスペクト比の小さい雲母で
は、低変形性という雲母充填樹脂の特徴が失われてしま
う。そこで本発明者らは更に検討を重ねた結果、従来よ
り微細で、かつアスペクト比の比較的大きな雲母を調製
し、このような特定の雲母とガラス繊維、カーボン繊維
、チタン酸カリウム等を併用してポリアセタール樹脂又
はポリエステル樹脂に配合せしめることにより、従来の
雲母充填樹脂組成物の有する耐変形性（そり防止）、強
度、剛性、熱的・電気的性質等の特徴を維持し、しかも
従来の雲母充填樹脂の致命的な欠点であった成形品のウ
ェルド部の強度低下を著しく改善し、バランスのとれた
物性値を有する成形用組成物を得ることに成功したので
ある。

即ち本発明は、（Ａ）　　ポリアセタール樹脂又は芳香
族ポリエステル樹脂に、（Ｂ）ガラス繊維、カーボン繊
維及びチタン酸カリウムから選ばれた１種又は２種以上
の強化材（全組成物中２〜５７重量％）、卒び（Ｃ）平
均粒径０．５〜２０躍でかつアスペクト比１０以上の雲
母（全組成物中３〜５８重量％）を（Ｂ）及び（Ｃ）成
分の合計が全組成物中６０重量％を越えない範囲で配合
せしめてなることを特徴とする成形用強化樹脂組成物で
あって、ガラス繊維等の強化材と、上記の如き特定の平
均粒径と特定のアスペクト比の両者を共に満足する雲母
を配合することにより、高い強度、弾性率を有し、また
変形が少ないという特色を備えると共に、特に高いウェ
ルド部分の強度保持率を有する成形用樹脂組成物を提供
するものである。

本発明においては、基体樹脂としてポリアセタール樹脂
又は芳香族ポリエステル樹脂が用いられる。

ポリアセタール樹脂としては、ホモポリマー、コポリマ
ーの何れでもよく、また、これらに公知の方法で分岐又
は架橋構造を付与したものであってもよい。

また、芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレートの如きポ
リアルキレンテレフタレート、或いは芳香族ジカルボン
酸と芳香族ジオールの反応又は芳香族オキシカルボン酸
の反応等により得られる完全芳香族ポリエステル、或い
は構成成分としてポリオキシアルキレングリコールの如
き高分子量ソフトセグメントを有する芳香族ポリエステ
ルエラストマー等が挙げられる。

本発明においては、斯かるポリアセタール樹脂又は芳香
族ポリエステル樹脂に、特に機械的強度を向上させるた
め、強化材として（Ｂ）成分のガラス繊維、カーボン繊
維及びチタン酸カリウムから選ばれた１種又は２種以上
の強化材が全組成物中２〜５７重量％、好ましくは５〜
４５重量％添加される。添加量が２重量％以下では十分
な補強効果は期待できず、逆に過大になると成形性、成
形品の表面特性等を阻害するため好ましくない。

ここでガラス繊維としては、平均繊維径２〜３０關、特
に５〜１５Ｉｕｎのチョツプドストランド、ミルドファ
イバー、ロービング等、繊維状のものはいずれも使用で
きる。尚、補強効果、変形に対する作用等のバランスを
考慮すると、その形状としては、平均繊維長（重量平均
）５０〜１０００閲、特に平均繊維長１００〜５００Ｊ
ｕｎとなる様、組成物、特に成形物中に分散させるのが
好ましい。

次にカーボン繊維としては、アクリル系、ピッチ系、セ
ルロース系、レーヨン系等のカーボン繊維、或いはこれ
らをグラファイト化したもの等いずれも使用でき、また
、その形態もチョツプドファイバー、トウ、ヤーン等、
特に限定されるものではないが、一般的には平均繊維径
２〜３０産で平均繊維長０．２〜２０ｍｍのチョツプド
ファイバーが好ましい。

また、斯かるカーボン繊維も、組成物特に成形物中にお
ける好ましい平均繊維長（重量平均）は５０〜１０００
馴、より好ましくは１００〜５００虜である。

また、チタン酸カリウムとしては、平均繊維径０．０５
〜３躍で平均繊維長２〜１００ＩＪＪｎのものが好まし
い。

次に本発明において（Ｃ）成分として使用される雲母は
、平均粒径０．５〜２０躍、好ましくは平均粒径０．５
〜ｌｈａであり、かつ平均アスペクト比は１０以上、好
ましくは１０〜６０の範囲内にあり、特に平均粒径２〜
１０１１Ｉｎでかつ平均アスペクト１０〜４０の範囲に
ある雲母は各物性とウェルド強度が共に優れた値を示す
点で有効である。

本発明において用いられる斯かる雲母の添加量は、全組
成物に対して３〜５８重量％、好ましくは５〜４５重量
％である。３重量％以下では所望の物性、特に優れた耐
変形性が得られず、過大になると成形不良となる。

特にガラス繊維等の強化材（８）　と雲母＜Ｃ＞の添加
量の合計が６０重量％を越えると、成形性を著しく阻害
するのみならず、機械的・物理的諸性質をも悪化させる
場合が多く、好ましくない。

即ち、本発明における強化材（Ｂ）　と雲母（Ｃ）の添
加量の合計は全組成物中５〜６０重量％であり、より好
ましくは１０〜５０重量％である。

また、補強効果、変形に対する作用、ウェルド強度等の
物性バランスを考慮すると、強化材（Ｂ）と雲母（Ｃ）
の重量比［：　（Ｃ）　／　（Ｂ）　：］は１／２〜１
０／１が好ましく、より好ましくは１／１〜５／１であ
る。

本発明で用いる雲母の粒度分布について示せば、粒径４
０Ｊｕｎ以上ｔｒａｃｅ　、２０ｍ以下５０重量％以上
、好ましくは１０１１１ｎ以下５０重量％以上、０．！
ｏｃｍ以上８０重量％以上の分布を有するものである。

特に好ましい粒度分布は、１０ｐ以下７０重量％以上、
０．５１ＪＪｎ以上９０重景％以上である。

本発明でいう平均粒径、アスペクト比は下記のように定
義し測定した。

〈平均粒径の測定法〉 島原遠心沈降式粒度分布測定装置（ＳＡ−ＣＦ２形）を
用いて遠心沈降法（回転速度６００ｒｐｍ）で平均粒度
分布を測定した。

〈平均アスペクト比の算出法〉 平均アスペクト比は下式により算出した。

Ｒ＝− 本式で用いた平均厚さｄは工法により測定した水面単粒
子膜性〔西野操、荒用正文、材料、２７巻、６９６頁（
１９７ｇ）　］に準じて雲母の水面上での最密充填単粒
子膜面積Ｓを測定し、下式により平均厚さを算出した。

ｄ＝　　□ ρ（１−ε）Ｓ （）：算出した値 本発明で用いられる微細で且つ比較的高いアスペクト比
を有する雲母は従来は工業的に製造することが困難であ
った。即ち平均粒径を０．５〜２０．０ｕＩ、特に０．
５〜１０．０ｕｔと極めて微細にすると、雲母はアスペ
クト比の低い粉状となり平均アスペクト比を１０以上の
高い値に保つことは至難であったからである。従って本
発明で用いる如き大きさ、形状の特定の雲母を充填した
樹脂組成物が本発明の如き効果、特にウェルド強度の改
善に有効であることは従来全く知られていなかったこと
である。しかるに最近かかる大きさ、形状の雲母の調製
が可能となり、経済的に入手できるようになったことと
相まって、本発明者らの研究により、かかる雲母を使用
し充填した場合に限って従来の雲母では得られなかった
ウェルド強度に対する意外な改善効果が存在することを
発見し、ガラス繊維等の強化材との共存による相乗的効
果により経済的にしかも成形品として実用的価値の高い
組成物を得るに至ったのである。

即ち本発明者らの研究によれば、平均粒径が２０−以上
の通常の雲母を使用した場合、成形品の変形（そり）　
に関しては良好な結果を示すが、ウェルドの存在する成
形品ではウェルド部の強度が著しく低下するという問題
がある。

また、平均粒径が０．５−以下で高アスペクト比、例え
ばアスペクト比１０以上の雲母の調製は今なお困難であ
り、収率が悪く、経済的にも好ましくない。また、平均
粒径が０．５産以下でアスペクト比ｌＯ以下のものでは
、ウェルド強度はよ（でも、変形（そり）に対する効果
が減退してしまう。よって平均粒径は０．５〜２０ｗｎ
が必須であるが、平均粒径がこの範囲内であってもアス
ペクト比が１０以下の場合には、同様にウェルド強度は
よくても変形（そり）に対する効果が劣ることになる。

従って、入手の可能性、経済性も勘案し、各種物性、特
に変形（そり）に対する効果とウェルド強度に対する影
響を総合的に均等に改善するためには、粒径とアスペク
トが共に前記の如き本発明の条件を満足する雲母を用い
る必要があり、これにより初めて本発明の如き物性バラ
ンスのとれた組成物が可能となるのであり、この点が従
来のマイカ及び繊維状物質充填樹脂では得られなかった
本発明の特徴である。

本発明におけるガラス繊維等の強化材（Ｂ）及び／又は
雲母（Ｃ）は、そのまま使用することも勿論可能である
が、従来公知の表面処理剤、カップリング剤等、例えば
エポキシ化合物、シラン系化合物、インシアネート系化
合物、チタネート系化合物の如き官能性化合物、特に多
官能性化合物にて予め表面処理するか、或いはこれらを
同時に添加して溶融混練することにより、その効果を一
層高めることも可能であり、物性、特にウェルド強度が
向上するため好適である。

特に表面処理した雲母を使用した場合のウェルド強度に
対する効果は顕著であり好ましい。

尚、本発明の組成物には、本発明の目的を損なわない範
囲で、公知の添加剤、例えば安定剤、帯電防止剤、離形
剤、難燃剤、核剤、着色剤などを添加することができる
。

また、必須成分であるガラス繊維等の充填剤（Ｂ）及び
雲母（Ｃ）以外の従来公知のＮａ維状、粒状、球状の無
機充填剤を併用することもでき、また無機充填剤は表面
処理剤、カップリング剤、又はサイジング剤で表面処理
するか、これらと共に添加したものであっても良い。

更に本発明の組成物には、目的に応じ公知の熱可塑性樹
脂等、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン
−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体
、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、ポリアミド
、ポリスチレン、スチレン−ブタジェン共重合体、スチ
レン−ブタジェン−アクリロニトリル共重合体、スチレ
ン−ブタジェン−アクリル酸（又はそのエステル）共重
合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリカー
ボネート、ポリウレタン、弗素樹脂、ポリフェニレンオ
キシド、ポリエチレンサ・ルファイド、ポリブタジェン
、ハロゲン化ポリオレフィン、ポリハロゲン化ビニル、
ブチルゴム、シリコン樹脂、ポリアクリレートを主とす
る多層グラフト共重合体等或いはこれらの変性体を配合
することも可能である。

本発明の組成物の調製は、従来から強化樹脂、充填剤混
入の樹脂の調製に用いられている周知の方法により容易
に調製することができる。例えば、本発明の必須成分、
及び要すれば補助成分を混合した後、押出機により溶融
混練してペレットを作成し、しかる後に成形する方法、
前もって調製した組成の異なるペレットを成形前に混合
し成形後に本発明の組成物を得る方法、或いは成形機に
各成分の何れか１種又は２種以上を直接仕込む方法など
が採用出来る。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を挙げることにより本発明を更に
詳細に説明するが、これは勿論本発明を何等限定するも
のではない。

実施例１〜９ ポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリプラスチックス
■製ジュラネックス）に、平均繊維径９μ、平均繊維長
５ｍｍのガラス繊維（アミノシラン表面処理品）１０重
量％と各種形状の雲母（後記Ａ−Ｆ）３０重量％をリボ
ンブレンダーにより混合し、４Ｑｍｍφ押出機を用いて
混練押出し、ペレットを調製した。尚、実施例７〜９で
はアミノシランで表面処理した雲母を用いた。次にこの
ペレットからＡＳＴＭ規格の試験片を二つの方法で成形
した。

即ち、 （Ａ）一つのゲートを有する金型による成形（ウェルド
部なし） （Ｂ）両端に二つのゲートを有する金型による成形（中
央にウェルド部あり） （Ａ）についてはＡＳＴＭ規格に従って、引っ張り特性
、曲げ特性を測定し、また（Ｂ）については引っ張り特
性を測定した。さらにまた同一の組成物から一辺１２０
ｍｍ　、厚さ２ｍｍの角板を成形し、平面上にこの試料
を置いて、該平面から角板の最高位点までの距離を測定
し、最大の直をそり変形量とした。ウェルド強度は、ウ
ェルド部のない試験片（Ａ）の引っ張り強度を１００と
してウェルド部を有する試験片（Ｂ）の値を保持率とし
て示す。これらの結果を表−１に示す。

尚、実施例１〜９及び下記比較例１〜６について試験片
（Ａ）中のガラス繊維の平均繊維長（重量平均）を測定
した所、いずれも２４０〜２８０朗の範囲内であった。

比較例１〜６ 本発明の要件を満足しない大きさ、形状の雲母（Ｇ−Ｋ
）とガラス繊維を併用したもの、ガラス繊維のみを配合
したものについて、実施例１〜９と同様にして評価を行
った。結果を併せて表−１に示す。

尚、使用した雲母Ａ−にの詳細は後記する通りであり、
雲母Ａ−Ｆは本発明の規定内のもの、雲母Ｇ−には本発
明の規定外のものである。

実施例１０〜１５ 後記Ａ及びＣの雲母を用い、雲母とガラス繊維の添加量
を表−２の如く変化させた以外は実施例１及び３と同様
にして評価した。結果を表−２に示す。

比較例７〜１２ 本発明の要件を満足しない形状の後記Ｇ及びＪの雲母を
用い、実施例１０〜１５と同様に雲母とガラス繊維の添
加量を変化させて評価した。

結果を併せて表−２に示す。

尚、実施例１０〜１５及び比較例７〜１２についても試
験片（Ａ）のガラス繊維の平均繊維長を測定した所、い
ずれも２４０〜３００ｗｎの範囲内であった。

実施例１６〜１８ ポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリプラスチックス
■製ジュラネックス）に平均繊維径１２．５闘、平均繊
維長５ｍｍのカーボン繊維又は平均繊維径１躍、平均繊
維長５０閲のチタン酸カリウムと後記Ａ及びＣの雲母を
配合し、実施例１及び３と同様の方法で評価した。結果
を表−３に示す。

比較例１３〜１６ 本発明の要件を満足しない形状の雲母（後記Ｇ及びＪ）
とカーボン繊維又はチタン酸カリウムを配合したものに
ついて、実施例１６〜１８と同様の方法で評価した。結
果を併せて表−３に示す。

尚、実施例１６及び比較例１３について試験片い）中の
カーボン繊維の平均繊維長を測定した所、２３５ＪＪＪ
Ｉ！及び２１８朗であった。

実施例１９〜２２ ポリアセタール樹脂（ポリプラスチックス■製「ジュラ
コン−Ｍ−９０Ｊ　）に平均繊維径９虜、平均繊維長５
ｍｍのガラス繊維（アミノシラン処理品）又は平均繊維
径９訓、平均繊維長７０−のミルドガラスファイバー（
アミノシラン処理品）と各種形状の雲母（後記Ａ及びＢ
）を表−４に示す割合でリボンブレンダーにて混合し、
４Ｑ＋ｍｍφ押出機を使用して、混練押出し、ペレット
を調製した。このペレットを実施例１〜９と同様の方法
で成形し、評価した。結果を表−４に示す。

比較例１７〜２１ 本発明の要件を満足しない大きさ形状の雲母（後記Ｇ及
びＫ）とガラス繊維又はミルドガラスファイバーを併用
したもの並びにガラス繊維のみを用いたものについて実
施例１９〜２２と同様にペレットを調製し成形して、評
価した結果を併せて表−４に示す。

表 尚、実施例で使用した雲母の性状は次の通りである。

雲母Ａの形状（金雲母） 重量平均粒径２，５躍 平均アスペクト比　１４．０ 雲母Ｂの形状（金雲母） 重量平均粒径６．ＯＪＪ！ｎ 平均アスペクト比　１７．０ 雲母Ｃの形状（金雲母〉 重量平均粒径８．０關 平均アスペクト比　４０．０ 雲母りの形状（白雲母） 重量平均粒径３．０躍 平均アスペクト比　１３．０ 雲母Ｅの形状（金雲母） 重量平均粒径６．０ＩＪｒｎ 平均アスペクト比　３０ 雲母Ｆの形状（白雲母） 重量平均粒径７．０閲 平均アスペクト比　３５ 雲母Ｇの形状（金雲母） 重量平均粒径１００膚 平均アスペクト比　４０．０ 雲母Ｈの形状（白雲母） 重量平均粒径９０虜 平均アスペクト比　５０．０ 雲母Ｉの形状（金雲母） 重量平均粒径４０Ｉｕｎ 平均アスペクト比　３０．０ 雲母Ｊの形状（金雲母） 重量平均粒径６．０ＪＪＪｒ１ 平均アスペクト比　８．０ 雲母にの形状（白雲母） 重量平均粒径７．〇− 平均アスペクト比　８．０ 〔発明の効果〕 以上の説明及び実施例からも明らかなように、本発明に
よる樹脂組成物は、成形品の変形即ち「そり」を極めて
小さく保ちながら、機械的強　　・度を損なうことなく
、従来のガラス繊維等の強化材と雲母を充填した樹脂の
難点であったウェルド部分の強度低下の問題を解決して
おり、極めて利用価値の高いものである。このような熱
可塑性樹脂組成物は、電気機器、自動車、一般機器等の
構造部品、機構部品、外装部品等に用いられる。即ちそ
の具体的な使用例を示せば、時計、オーディオ又はビデ
オテープレコーダーステレオ等のシャーシー等の構造部
品としてギヤ、カム、レバー、ガイドステー、クラッチ
、ローラー、ボーノへピン等の機構部品として有用なも
のであり、また、自動車のメータ一部品。

排気バルブ、ルーバー、ランプハウジング、電話交換機
の部品、及びスイッチやリレーなどの電気・電子部品、
外装部品、その他、繊維機械。

カメラ、ラジオ、ファクシミリ、複写機、コンピュータ
ー等の各種ＯＡ機器、Ｉ’Ｃケース、コンデンサーケー
ス、モータ一部品等の多岐にわたる用途においても、ま
た好ましく用いられるものである。他方、本発明の組成
物は、メッキ用或いは塗装用の組成物としての利用分野
もある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　（Ａ）ポリアセタール樹脂又は芳香族ポリエステル
   樹脂に、 （Ｂ）ガラス繊維、カーボン繊維及びチタン酸カリウム
   から選ばれた１種又は２種以上の 強化材、全組成物中２〜５７重量％ 及び （Ｃ）平均粒径０．５〜２０μｍでかつアスペクト比１
   ０以上の雲母、全組成物中３〜５８重量％を（Ｂ）及び
   （Ｃ）成分の合計が全組成物中６０重量％を越えない範
   囲で配合せしめてなることを特徴とする成形用強化樹脂
   組成物。 ２　雲母（Ｃ）が平均粒径０．５〜１０μｍでかつアス
   ペクト比が１０〜６０の雲母である特許請求の範囲第１
   項記載の成形用強化樹脂組成物。 ３　強化材（Ｂ）及び／又は雲母（Ｃ）が表面処理剤で
   表面処理されたものである特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の成形用強化樹脂組成物。