JPS63284262A

JPS63284262A - メッキ用高比重ポリアミド組成物及びその製造法

Info

Publication number: JPS63284262A
Application number: JP11959787A
Authority: JP
Inventors: Kenji Tsutsui; 筒井　謙二; Takeshi Moriwaki; 森脇　毅
Original assignee: Kishimoto Sangyo Co Ltd
Current assignee: Kishimoto Sangyo Co Ltd
Priority date: 1987-05-15
Filing date: 1987-05-15
Publication date: 1988-11-21

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、金属粉末等を高濃度に充填した高比重プラ
スチック組成物及びその製造方法に関するものである。

詳しくは金属粉末等を高濃度に充填し、且つ軽金属を代
替えし得る強度をもつ高比重プラスチック組成物及びそ
の製造方法に関するものである。

更に詳しくは、上述の組成物よりつくられたプラスチッ
ク成形品が金属メッキ層が形成されることに通した組成
物及びその製造方法に関するものである。

（ｂ）従来の技術プラスチック材料が高生長を遂げた理由の一つに、従来
の他種材料例えば金属材料や木材に比べ、製品の生産性
に優れることがあげられる。これは特に射出成形法を採
用した場合に顕著であり、複雑形状の成形品が一工程で
成形できることは他に例を見ない。この為プラスチック
成形品は比較的材料費が高いにも拘わらず加工費を含め
た製品コストは低（なり、これにより多くの金属製品を
代替えしてきた。

プラスチ・７り材料の他の利点は、その軽量性、電気絶
縁性、耐腐食性、比強度（強度／比Ｍ）などがあげられ
、これらもプラスチック材料の生長に貢献してきた。

プラスチック材料は、このように工業用の材料としては
十分な性能を有することが多いが、材料の歴史が浅いた
め従来材料特に金属を使用してきた製品のイメージから
、採用が困難な場合もある。

その一つが成形品の外観であり、歴史の古い金属加工品
には使用者に安心感をもたせる要素があるため、金属部
品の代替を目的とするプラスチック成形品にメッキを施
し、金属状外観を与える手法により使用者に異和感をも
たせない製品が出現した。

これは多くの製品に受は入れられ、多種の日用品、工業
部品にメンキされたプラスチック成形品が採用されてい
る。このようなメッキ成形品に使用されるプラスチック
材料としては、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、塩化
ビニル樹脂などの汎用プラスチック、ナイロン、ポリカ
ーボネート、ポリアセクール、ポリサルホン、ポリエー
テルサルホンなどのエンジニアリングプラスチックがあ
る。

然るに、メッキを施したプラスチック成形品に残る欠点
は、材料の比重が小さいため軽量になり、金属製品の重
量感になれている使用者にとって製品に安物感を抱かせ
る。更に軽量な成形品は回転運動体、往復運動体から発
生する振動を吸収出来ず、又音もカン高くなり、使用者
に不快感を与える。このような製品として、電動式シェ
ーバ−があげられる。

近年プラスチック成形品が家庭用電気製品、自動車部品
等に大量に進出し、これらのコスト低減に貢献したが、
今後のより差別化された製品計画に当たり、プラスチッ
ク成形品の軽量性からくる安物感をな（す為、プラスチ
ックの特長である生、産性を維持しながら金属材料、具
体的にはダイカスト法で成形されるアルミニウム合金、
亜鉛合金などに匹敵する重量感がある材料の出現が強く
望まれていたのである。

（Ｃ）発明が解決しようとする問題点本発明者らは、プラスチック材料の欠点である軽量性に
起因するメッキ成形品の安物感を排除するため鋭意研究
を行った結果、ダイカスト法により成形される金属材料
例えばアルミニウム合金などに類似した比重、強度を備
え、且つメッキ仕上げ加工が可能であるプラスチック組
成物を開発し、本発明を完成させるに到った。

ｆｄ１問題点を解決する為の手段本発明に係る組成物は、（１）総量１００重量部に対し金属粉末、全屈酸化物粉
末、高比重ガラス質粉末のうちの一種或いは二種以上の
組合せ　　　　　　　　７０〜９０重量部ポリアミド樹
脂　　　　　　　　　３０〜１０重量部ガラス繊維等の
繊維状強化材　　　Ｏ〜３０重量部無機充填材　　　　
　　　　　　　０〜４０重量部より構成される。

本発明において使用される高比重充填材としては、アト
マイズド鉄粉、或いは還元鉄粉、或いは噴霧銅粉等の金
属粉末が使用される。更に長時間高温度条件で使用され
る時の鉄粉の発錆を防ぐため、亜鉛被覆、或いは銅被覆
された鉄粉が使用される。

本発明に使用される他の種類の高比重充填材として、一
般的にフェライトと呼ばれる鉄族元素の酸化物がある。

更に本発明に使用される他の高比重充填材としては、高
濃度鉛分の鉛ガラス、詳しくは酸化鉛（ＰｂＯ）８０％
以上、珪酸（Ｓｉ　０ｊ１６％以下より構成される鉛ガ
ラス粉末がある。

本発明の要件として、先づ金属粉末又は金属酸化物粉末
、高比重ガラス粉末（以下金属粉末等という）を表面処
理して樹脂との親和性を改良することが挙げられる。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
）γ−アミノプロヒ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或いは有機チタン化合物例え
ば、イソ　プロピル　トリイソステアロイルチタネート
、イソ　プロピルトリ（ドデシル）ベンゼン　スルフォ
ニル　チタネート、イソプロピル　トリ　（ジオクチル
　パイロフォスフェート）チタネート等が使用出来る。

この内、ポリアミド用に特に効果の大きいものはγ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランである。

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０．０１〜０．５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。

本発明の他の要件として、高比重充填材の粒度がある。

高比重充填材を７０重量％以上上記しなおかつ軽金属を
代替えし得る強度をもつ組成物を得るためには、充填す
る金属粉末等の粒度が全量１５０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。

こ＼でいう粒度とは、タイラー標準フル４階で表示して
いる。金属粉末等の粒度が小さい程、高濃度充填組成物
の射出成形時の流動性が優れる。

又ガラス繊維等の繊維状強化材を配合したときの強度に
与える相乗効果が大きい。

金属粉末等の粒度を小さくする他の効果は、成形品の表
面に形成された金属メッキ層を平滑にすることである。

金属メッキ層が導電等の機能的目的であるなら粒度は１
５０メツシュ通過でもよい。

しかしピントなどの外観上の欠陥を生じない粒度は、２
００メソシュ全量通過、好ましくは３２０メツシュ全量
通過である。こ＼で粒度は、平均粒度或いは粒度分布を
いうのではなく、少量でも粗い粒子が含まれないことを
要求する。

本発明で用いることの出来るポリアミド樹脂は、式）Ｉ
Ｎ　（ＣＨ２）Ｘ　ＮＨ！但し式中Ｘは６〜１２の整数、の線状ジアミンを、式％式％但し式中ｙは２〜８の整数、の線状ジカルボン酸と縮合させてつくられるものである
。同様にこれらのポリアミドは該アミンのアミン生成誘
導体と、酸生成誘導体、例えばエステル、酸塩化物、ア
ミン塩等とからつくることができる。ポリアミドをつく
るのに用いられる代表的なジカルボン酸にはアジピン酸
、ピメリン酸、スペリン酸、セパチン酸、及びジブカン
ジオン酸があり、代表的なジアミンにはへキサメチレン
ジエン及びオクタメチレンジアミンがある。

ポリアミドの例としてはポリヘキサメチレンアジパミド
（６６ナイロン）、ポリヘキサメチレンアジパミド（６
９ナイロン）、ポリへキサメチレンセバカミド（６１０
ナイロン）、及びポリへキサメチレンドデカノアミド（
６１２ナイロン）、ポリカプロラクタム（ナイロン６）
、ポリラウリルラクタム（ナイロン１２）、ポリウンデ
カノアミド（ナイロン１１）、ビス（Ｐ−アミノシクロ
ヘキシル）メタンドデカノアミドがある。又上記出発物
質の二種の共重合体、又は三元ｍ合によりつ（られるポ
リアミド、例えばアジピン酸、イソフタル酸、及びヘキ
サメチレンジアミンからつくられる重合体を使うことも
できる。好ましくはポリアミドは線状であって、融点は
１７０℃以上である。

本発明の配合物にはまた共重合体、例えばナイロン６６
とポリラクタム、例えばナイロン６（ポリカプロラクタ
ム）との共重合体；及びポリアミドの配合物、例えばナ
イロン６６とナイロン６との混合物が含まれる。本発明
の縮合ポリアミドは好ましくはポリカプロラクタム（ナ
イロン６）である。

本発明で使用するポリアミド樹脂には、単純ポリマー以
外に、これに各種変性剤を配合したものも含まれる。こ
の変性剤の例として耐衝撃性改良剤があげられこれはエ
チレン又はエチレン−プロピレンコポリマーに不飽和カ
ルボン酸をグラフトさせた変性ポリオレフィンが使用さ
れることは公知である。

本発明の組成物には繊維状強化材が配合される。

強化材として一般的な材料はガラス繊維であり、通常Ｅ
ガラスと呼ばれるガラス質であり、繊維径５〜１５μ、
長さ３〜５　ｍｍのチョツプドストランドファイバーの
形態で市販される。他の形態としては、Ｓガラスを材質
とした高強度ガラス繊維である。他の強化材としては炭
素繊維があり、繊維径３〜ｌＯμ、長さ３〜５　ｗのチ
ョッフ゛トストランドファイバーの形態で市販される。

炭素繊維は、原料のポリアクリルニトリル繊維を黒鉛化
させる所謂ＰＡＮ系炭素炭素繊維ましいが、石油系ピン
チを原料とした所謂ピッチ系炭素繊維も使用出来る。他
の強化材として、微細繊維状無機繊維があり、これは例
えばチタン酸カリウムウィスカ、アルミナ繊維、ジルコ
ニア繊維、石綿繊維、ＭＯＳ　（Ｍｇ　３０手・５Ｍｇ
０−８Ｈユ０）、アスベストなどがあげられる。

これらの中、性能／コスト比から最も有効に使用出来る
ものは、Ｅガラス繊維である。配合するガラス繊維の量
は、目的により最大３０重量部迄である。

本発明に使用する無機充填材とは、粉末或いは短繊維状
のケイ酸系化合物或いはカルシウム系化合物であり、こ
れらはメッキの前処理用の酸性エツチング液により浸食
され、生じた微細孔のアンカー効果により化学メッキ層
の付着を強化する。

か＼る作用を持つ化合物としては、ウオラストナイト、
炭酸カルシウムが適当である。無機充填材の粒度は平均
０．１μ〜１０μ、好ましくは０．２μ〜３μである。

この種の充填材の効果は、高比重充填材として導電性の
ない高比重ガラス粉末を使用する場合に良く発揮される
。

本発明に係る組成物は、混合物をそのま−１或いは常法
により単軸押出機、二軸押出機、及び混練機構を備えた
押出機等により熔融混練し、ベレット状に形成した後、
射出成形機を用いて成形することが出来る。

パウダー混合物をそのま＼射出成形するに当たり、通常
のスクリューインライン型の射出成形機が使用出来るが
、スクリューに分散機能を備えた機構、例えばビン式、
ギヤ一式の構造も一層良い結果を与えることが出来る。

又、日本国特許第１１０４７２７号明細書に記載されて
いる機構も橿めて良好な結果を得ることが出来る。

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ｍｓ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、決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。

この方式による他の利点は、材料が成形機シリンダー内
で低圧で溶融、混練されるため、シリンダーに対し与え
る損傷が少ないことである。但し本発明に係る組成物並
びに成形体は勿論この製造方法によって制約を受けるも
のではない。

本発明に係る成形体の他の製造法としては、押出成形、
圧縮成形、トランスファー成形があげられる。

本発明のメッキ成形体は、前述の如く成形された高比重
成形品の表面に金属メッキ処理をほどこしてつくる。金
属メッキ処理には、プラスチック成形体表面をエツチン
グ液（例えばＴＮエッチャント：商品名）で数分間処理
すると、無機充填材の溶出により微細な凹凸を形成し、
メッキ層を強固に保持するアンカー効果を発現する。高
比重充填材として鉄粉を主体に使用すると、エツチング
により鉄粉粒子が一部露出し、この部分はメッキ層の起
点となる。他の処理方法として、機械的表面粗化法があ
る。これは液体ホーニングなど公知の方法で成形体表皮
の樹脂層を除去する。

高比重充填材としては鉄粉を主体に使用する場合、この
方法により鉄粉が露出し、優れた密着性が得られる。

このにうに機械粗化及び／或いはエツチングにより処理
された成形体は、無電解メッキなどにより二ノう゛ル或
いは銅の析出層をつくり、引続き電気メツキ法で銅層（
好ましくは５〜５０μ）、ニッケル層（好ましくは２〜
１０μ）、及びクロム層（好ましくは０．１〜２μ）を
順次形成させる。

必要により無電解メッキの前に、初期のメッキ層の析出
のために好ましい触媒層を形成しておくのも好ましい。

これは特に高比重充填材として高比重ガラス粉末を使用
しエツチング処理用の無機充填材も配合する場合に好適
である。

（ｅ）作用本発明に係るポリアミド組成物は、適切な表面処理を施
した高比重充填材及びガラス繊維等の繊維状強化材を配
合し比重２．８以上の高比重、高強度の成形体を与える
と共にこれら充填材によって、金属メッキも極めて強固
で且つ、美麗な皮膜を構成することを可能としたもので
ある。

（ｆ）実施例以下に実施例を挙げて本発明の構成を具体的に説明する
。

実施例１゜（１）アトマイズ法でつくられた鉄粉（川崎製鉄社！ｇ
　ＫＩＰ３００八　比ｉ７．８５）の３２５メツシュ通
過粒子２５００　ｇを高速ミキサー（周円製作所製スー
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１２５ｇ（信越化学工業社製　ＫＢＥ９０３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処理鉄粉をつくった。

（２）前項の処理鉄粉全量、ナイロン６樹脂粉末（宇部
興産社製　１０１１Ｆ　）　５３５７ｇ　、ガラス繊維
（日東紡績社製　３ＰＥ　−４５４）　５３５７ｇをド
ラム型ブレンダー内で５分間混合し、混合物をつくった
。

比較例１゜実施例１と同じ配合、同じ手順で、鉄粉を１５０メツシ
ュ全量通過品に変え、混合物をつくった。

比較例２゜ナイロン６樹脂粉末（宇部興産社製　１０１１Ｆ　）１
２０００ｇ、平均粒度２μのウオラストナイト粉末８０
００ｇをスーパーミキサー内で３５０ｒ　／−で２分間
混合し混合物をつくり、３５鶴φ単軸押出機で溶融混練
し、ペレットをつくった。

実施例１、比較例１の混合物を、日本国特許第１１０４
７２７号に記載された溶融物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ダーから成
形機シリンダー内の供給部が飢餓状態になるように混合
物を供給し成形を行った。又、比較例２のペレットは、
新潟鉄工社製５Ｎ７５Ａ型射出成形機により成形を行っ
た。

成形品は何れもＡＳＴＭ　　Ｄ６３８４型引張試験片（
ＦＪさ３．２ｍ）で、成形条件は表１の通りである。

得られた引張片を用い、物性測定及びメッキを行った。

メッキは奥野製薬工業■　ＴＮプロセスに準じ、次のよ
うに行った。

表１゜成形品を■ＴＮ　　エッチャント（商品名）で４０℃１
０分間浸漬、　■希塩酸（濃塩酸５０ｍ１／ｌ）で１分
間処理、　■ＴＮキャタリスト（パラジウム付着）２分
、　■アクセレーター（濃硫酸５Ｑｍｆ／１）４０℃２
分、　■無電解ニッケルメッキ（ＴＭＰニュー化学ニッ
ケル）４０℃８分の順序で化学ニッケルメッキを行った
。

引続き電気メツキ法で、銅層２０μ、ニッケル層５μ、
クロム層１μを順次形成させた。

物性試験及びメッキの結果を表２に示す。

表２゜実施例１は、比較例２　（従来技術）に比べ、メッキの
外観、密着性が同等であるのに加え、引張強さは格段に
優れ、軽金属ダイカスト品の代替えが可能になった。

更に比較例２に比べ、成形品を手に持った時の重量感は
、従来技術による成形品をはるかに凌駕し、従来の代替
成形品から受ける安物感、不信感を払拭した代替成形品
である。又、実施例１は、金属粉末の粒度を特定するこ
とにより、比較例１よりも強度が優れ且つ、メッキの外
観も著しく優れた成形品を得た。

（ｇ１発明の効果この発明は、高比重、高強度でかつ金属メッキ通性の優
れた成形体を構成する組成物及びその製造法を開発した
ものであって、該組成物による成形体はアルミニウム合
金等で造られたダイカスト成形体に匹敵する強度と重量
感及び外観を有し、性能的にも感覚的にも軽金属ダイカ
スト成形体に限りなく接近したものであり、従来のプラ
スチック成形品のもつ安物イメージ、代用品イメージを
打破し、加えて振動音をも吸収し、落ち着いた使用感を
与えるものであって、小型電動器具等の部材に好適なプ
ラスチック成形体を提供する新規な発明である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）総量１００重量部に対し金属粉末、金属酸化物粉
末、高比重ガラス質粉末のうちの一種或いは二種以上の
組合せ７０〜９０重量部ポリアミド樹脂３０〜１０重量部ガラス繊維等の繊維状強化材０〜３０重量部無機充填材
０〜４０重量部より構成される比重２．８以上の金属メッキ用成形体を
構成するポリアミド組成物。
（２）金属粉末が鉄粉、銅被覆鉄粉、亜鉛被覆鉄粉、銅
粉、真鍮粉、亜鉛粉である特許請求の範囲第１項記載の
組成物。
（３）金属粉末が酸化鉄粉である特許請求の範囲第１項
記載の組成物。
（４）高比重ガラス質粉末が、酸化鉛（ＰｂＯ）を８０
重量％以上含有するガラス質粉末である特許請求の範囲
第１項記載の組成物。
（５）金属粉、金属酸化物粉末、高比重ガラス質粉末が
カップリング剤で表面処理されている特許請求の範囲第
１項記載の組成物。
（６）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１項記載の組成物。
（７）金属粉末、金属酸化物粉末、高比重ガラス質粉末
の粒子が２００メッシュを全量通過する特許請求の範囲
第１項記載の組成物。
（８）無機充填材がメッキの前処理用の酸性エッチング
液によって浸食され易いケイ酸系の化合物、或いはカル
シウム化合物である特許請求の範囲第１項記載の組成物
。
（９）特許請求の範囲第１項記載の組成物の製造に際し
、粉体混合物をスクリューインライン式射出成形機によ
り成形することを特徴とする組成物の製造方法。
（１０）射出成形機が特許第１１０４７２７号明細書に
記載される混練機構を備える成形機であることを特徴と
する特許請求の範囲第９項記載の組成物の製造方法。
（１１）射出成形機のスクリューに連動して作動する材
料供給装置より、成形機シリンダーのフィード部が飢餓
状態になるよう混合材料を供給することを特徴とする特
許請求の範囲第９項記載の組成物の製造方法。