JPS63297460A - 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
に詳しくは雲母粉体とβ−珪酸カルシウム粉体（以下ウ
オラストナイトと称する）を配合した樹脂組成物に関す
るものであり、該組成物はその優れた寸法精度（特に低
反り性）と力学的性質（特に弾性率、熱変形温度）を活
かして自動車部品、電機電子部品、機械部品、構造部品
等の用途において好ましく使用される。

〔従来の技術〕

雲母粉体を配合した熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂は、そ
の優れた弾性率、熱変形温度、絶縁破壊電圧、成形品の
寸法精度、耐クリープ性耐候性、ガスバリアー性、振動
吸収特性等の特徴を活かして、すでに多くの分野で使用
されている。しかしながら、雲母粉体配合樹脂組成物は
、射出成形に供する場合、溶融樹脂の合流・接合部いわ
ゆるウェルド部の強度が低いという問題点を有していた
。

成形品の実用的強度は、強度の最も低いウェルド部によ
り左右されることが多く、従って最近は金型設計の工夫
により、成形品に発生するウェルド部の位置を比較的応
力が加わらない位置に持ってくることが試みられている
ものの、これには限度があり、ウェルド部における強度
低下の少い雲母粉末配合樹脂組成物の開発が待たれてい
た。射出成形品において発生するウェルドは、単にその
部分の強度を低下させるだけではなく、絶縁破壊電圧、
外観、ガスバリアー性等種々の性能に好ましくない影響
を及ぼす。

〔本発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、雲母粉体配合樹脂の前記の特長、特に
高弾性率、高熱変形温度、高寸法精度を損うことなく、
ウェルド部の強度を改良することでおる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、雲母粉体配合樹脂の特長を損うことなく
、ウェルド部の強度を改良することについて鋭意研究を
行った結果、特定の雲母粉体とともに、特定のβ−珪酸
カルシウム粉体（ウオラストナイト）を併せて用いるこ
とにより上述の目的が達成されることを見い出し、本発
明を完成させるに至った。即ち本発明における組成物は
、雲母粉体とウオラストナイトを併せて配合した樹脂組
成物に係るものであるが、用いる雲母粉体とウオラスト
ナイトの形状、種類、配合率を特定化することにより達
成され、更に雲母粉体およびウオラストナイトと樹脂の
界面接着強度を改良するためにシランカップリング剤を
添加すること、樹脂の種類を特定の樹脂に限定すること
等の手段を加えることにより、より好ましい性能を得る
ことができる。

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）、絹雲母（セリサイト）、黒雲母、ソーダ雲
母、合成雲母等より、適宜選択することができるが、組
成物のカラーリングの自由度が大きいという意味におい
て、雲母粉体のハンター内反は４０以上であることが望
ましい。

本発明において用いられる雲母粉体の形状については、
重量平均アスペクト比が１０以上であることが必要であ
り、重量平均フレーク径は５０−以下であることが望ま
しい。

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又はフルイで分級し、
その結果をＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌａｒ線図にする値で
ある。すなわち雲母粉末の重置平均フレーク径ｇは（１
）又は（２）式で定義される。

ρ＝、ｌ！５ｏ（マイクロシーブの場合）（１）ρ＝Ｊ
Ｔβ５０（フルイの場合）（２）ここで、雲母粉体のう
ち粒度の大きい部分についてはフルイによって分級され
るものであり、粒度の細かい部分についてはマイクロシ
ーブによって分級されるものである。

体 一方、本発明における雲母粉・の重量平均アスペクト比
αとは重量平均フレーク径ρと、以下の方法により測定
される雲母粉末の重量平均フレーク厚ざｄより（３）式
を用いて算出される値である。

ざｄは、Ｃ，Ｅ、　Ｃａｐｅｓらの報告による水面単粒
子膜法（Ｃ，Ｅ、Ｃａｐｅｓ　ａｎｄ　Ｒ，Ｃ，Ｃｏ　
ｌ　ｅｍａｎ、　Ｉｎｄ、Ｅｎｇ、Ｃｈｅｍ。

Ｆｕｎｄａｍ、　、　１２．１２４（１９７３）により
測定されるフレークの水面での占有面積Ｓを用いて（４
）式より算出される値である。

ｄ　＝　　　　　Ｗ　　　　　　（４）ρ（１−ε）・
Ｓ 充填状態をとった場合の占有率であり、雲母粉・につい
ては一般的に０．９が計算に際して用いられる。

重量平均アスペクト比が１０未満の雲母粉体は、本来弾
性率、熱変形温度、反り等の改良効果が必トナイトと雲
母粉体を配合することにより発現する特長が、不明瞭に
なるので好ましくない。なお本発明において用いられる
雲母粉体の重量平均アスペクト比の上限については特に
制限はない。

本発明において用いられる雲母粉体の重量平均フレーク
径については特に制限はないが、望ましくは５０ＩＩｎ
以下、さらに望ましくは３０ＩＪｎ以下である。

すなわち、ウオラストナイトを雲母粉体に併用すること
により、弾性率、熱変形温度、低反り性等の雲母粉体配
合樹脂組成物の特長を著しく損うことなく、ウェルド強
度を飛躍的に上げうるという本発明の効果は雲母粉体の
重囲平均フレーク径に依存するものではないが、重量平
均フレーク径の大きな雲母粉体を配合した樹脂組成物は
ウェルド強度の絶対値が低いので、ウオラストナイトを
併用することによりウェルド強度は改良されるものの、
その絶対値が低いことに変りはなく、従ってウェルド部
の発生が著しい成形品に使用する際には問題を発生する
ことがおる。一方、本発明において用いられる雲母粉体
の重量平均フレーク径の下限については何ら制限はない
が、主として経済的観点から一般的に用いられる雲母粉
体の重量平均フレーク径は１０１Ｉｎ以上である。

本発明において用いられるウオラストナイトとは、β−
珪酸カルシウムの化学構造を有するものであり、天然の
珪灰石を粉砕、精製したものでおる。本発明において用
いられるウオラストナイトは針状の結晶構造を有しその
重量平均アスペクト比は５以上であることが必要である
。本発明に６けるウオラストナイトの重量平均アスペク
ト比とは、光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡により、５
００個以上の粉体を検体とし、その各々の長さρと各々
の直径ｄを測定し、ｐおよびｄより前記（３）式を用い
て計算されるアスペクト比の重量平均値である。

本発明において用いられるウオラストナイトの長さ１に
ついては特に制限はないが１００ｐ以下でおることが望
ましい。長ざ１が１００１ＪＩＲを超える粉体は、ウェ
ルド強度の改良効果がやや低減する傾向がある。本発明
において用いられるウオラストナイトは、組成物のカラ
ーリングの自由度が太きいという意味においてハンター
内反が４０以上で必ることが望ましい。

本発明における組成物は、雲母粉体の重量をＡ、ウオラ
ストナイトの重量を８、樹脂成分の重量をＣとした場合
、全組成物重量に占めるＡとＢの合計重量が６０重量％
以下であり、かつ、Ａと８の重量比が（５）式の範囲内
にあることが必要である。

八 〇、３≦　　　　　≦０．８　　　　　（５）Ａ＋Ｂ すなわち、ＡとＢの合計重量が６０ｗｔ％を越える領域
においては、組成物の粘度が極めて高くなり、組成物を
作製すること自体が極めて困難となることに加え、たと
え特別な成形方法、成形条件の採用により組成物を作製
しても、得られる組成物は極めてもろいものとなり、実
用的価値は少い。さらに、（５）式に示すように、雲母
粉体の重量がウオラストナイトと雲母粉体の重量の合計
に対して占める割合は３０重量％以上８０重量％以下で
あることが必要である。すなわち、雲母粉体の重量が、
ウオラストナイトと雲母粉体の合計重量の３０重量％未
満の領域においては弾性率、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り、
一方８０重間％を越える領域においては、ウェルド部強
さが不満足となる。

本発明は、雲母粉体とウオラストナイトより成る二種類
の粉体を配合した樹脂組成物に係るものであることは以
上に述べた通りである。このような系の場合、理論的に
は樹脂組成物の力学的性質は、それぞれの粉体を配合し
た樹脂組成物の力′的性質の中間の値となり、かつその
絶対値は、それぞれの粉体の配合比に比例するものとさ
れており・いわゆる加成性が成立つものとされているが
実際的にはこの理論値を下まわるのが普通である・本発
明における雲母粉体とウオラストナイトを併用した樹脂
組成物は、後の実施例に示すように、その力学的性質が
、理論的に予測される値を上まわるものであり、理論に
よる予想をはるかに越えた性能が得られる点において新
規性が高い。

本発明の組成物においては、用いられる雲母粉体および
ウオラストナイトが樹脂成分と良好な接着性を有するよ
うに、シランカップリング剤が用いられていることが望
ましい。シランカップリング剤の使用は本発明の組成物
のウェルド強さ、弾性率、熱変形温度、引張および曲げ
強さの改良に良好な効果を発揮する。本発明の組成物に
おいて用いられるシランカップリング剤の種類について
は特に制限は無いが、アミノ基、二重結合又はエポキシ
基を含むシランカップリング剤、例えばＹ−アミノプロ
ピルトリエトキシシランや、Ｙ−メタクリロキシプロピ
ルトリメトキシシラン、Ｙ−グリシドキシプロピルトリ
メトキシシラン等が好ましく用いられる。

シランカップリング剤は、予め雲母粉体やワラストナイ
トに表面処理方法により被覆して用いてもよいし、ある
いは樹脂成分に雲母粉体とワラストナイトを溶融混練す
る際に直接添加する方法により用いてもよい。本発明に
おいて用いられるシランカップリング剤の添加率につい
ては特に制限は無いが、一般的な添加率は用いられる雲
母粉体とウオラストナイトの合計重量の０．１〜３重量
％である。

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。結晶性熱可塑性樹脂を用いた本発明の組成物は
、熱変形温度、靭性、ウェルド部強さ等において、特に
好ましい性能を発揮すると共に、結晶性熱可塑性樹脂に
おいて問題となることが多い成形品の反りの発生が著し
く低減されるという特長を有する。従って結晶性熱可塑
性樹脂をベースとする系において本発明の組成物は特に
好ましく用いられる。

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
ことにより製造される。混線に際しては雲母粉体とウオ
ラストナイト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、混
練゛によりその形状が著しく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、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、離型剤、帯電
防止剤等を適宜添加することは何ら差支えない。

（実施例） 以下、実施例をめ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。

例１〜３、及び比較例１〜３ メルトフローレート（）ＩＦＲ）値が１５ｇ／１０分の
シラン変性ポリプロピレン（以下シラン変性ＰＰと略）
と重量平均フレーク径が２０ｐｎ、重量平均アスペクト
比３５、ハンター内反５０の白雲母粉体（実施例１、比
較例１）、重量平均フレーク径が２５戸、重量平均アス
ペクト比が４５、ハンター内反が５０の白雲母粉体（実
施例２，３、比較例２）、重量平均アスペクト比が８、
ハンター内反が５５のウオラストナイト、およびＹ−ア
ミノプロピルトリエトキシシランを原材料とし、これら
を押出機を用いてシリンダ一温度２３０℃で溶融混練し
ペレット化した。それぞれの成分の配合率は表１に示す
通りであり、実施例１〜３の組成物の配合率は本特許の
範囲内にあり、比較例１〜３の組成物の配合率は本特許
の範囲外である。

得られたペレットはインラインスクリュータイプの射出
成形機を用いてシリンダ一温度２３０℃で成形すること
により、曲げ弾性率測定用の長さ１２７ｍ　、幅１３Ｎ
！１、厚ざ６ｆｎ！ｒＩのバー試験片と、ウェルド強度
測定用の厚さ３馴のＡＳＴＨＤ６３Ｂに規定されるダン
ベル型試験片（ダンベルの両端にゲートを設置し、ダン
ベルの中央部に衝突型ウェルドを発生させる）、および
反り測定用の直径１５０．、厚み２＃の円板（センター
ゲート）をぞれぞれ作製した。

曲げ強度の測定はＡＳＴ）ｌ　Ｄ７９０に従い、ウェル
ド引張強ざはＡＳＴＨＤ６３８に準じて実施した。反り
は円板成形品を水平板上に置いて、最大反り上り高さを
測定し、その値を円板の直径で除することにより算出し
た。これらの測定値をまとめて表１に示した。ウェルド
強さと弾性率のバランスにおいて、実施例の組成物は比
較例の組成物に比べてその性能が極めて優秀であった。

これらの結果を図１に図示する。理論的には比較例１（
雲母粉体単独強化系）と比較例３（ウオラストナイト単
独強化系）を結ぶ直線上に実施例１〜３の組成物（雲母
粉体／ウオラストナイト併用強化系）の性能がプロット
されることが予測されるが、実施例１〜３の実験結果は
該直線の右上にプロットされ、理論からは予期し得ない
、すぐれた性能が得られている。

工較叢」 雲母粉体とウオラストナイ１〜の合計配合率を６５重量
％とするほかは、実施例２の場合と全く同様の実験を行
った。押出機での溶融混線の際のモーター負荷が異常に
大きく、またダイより押出されるストランドが極めても
ろく、ベレットを得ることができなかった。上記の現象
は押出機のシリンダ一温度を２８０℃まで上昇させても
解消しなかった。

釆匹豊」工止鮫叢」」 重量平均フレーク径６０％ｆ、重量平均アスペクト比４
５、ハンター白変７０の白雲母を用いるほかは実施例１
の場合と同じ原材料を用い表１に示す配合率の試験片を
作製した。性能の測定結果を表１および図１に示した。

特に図１において明らかなように、実施例４の組成物は
比較例５，６の組成物に比べて曲げ弾性率／ウェルド強
さのバランスが良好である。ただし実施例１〜３の組成
物と比較すると、その性能はやや劣る。

実施例５、比較例７，８ 重量平均フレーク径２３０１Ｉｒ１、重量平均アスペク
ト比６５、ハンター白変４５の白雲母粉末を用いるほか
は実施例１の場合と同じ原材料を用い表１に示す配合率
の試験片を作製した。性能の測定結果を表１、および図
１に示した。特に図１において明らかなように、実施例
５の組成物は比較例７，８の組成物に比べて曲げ弾性率
／ウェルド強さのバランスが良好でおる。ただし実施例
１〜３の組成物と比較すると、その性能は、やや劣る。

比較例９，１０ 重量平均フレーク径１０．ｍ、　ｆｆｉ量平均アスペク
ト比７の白雲母粉末を用いる（比較例９）、又は重量平
均アスペクト比が３のウオラストナイトを用いる（比較
例１０）ほかは実施例２の場合と同じ原材料を用い、表
１に示す組成の試験片を作製した。

表１に物性の測定結果を示すように、曲げ弾性率の値が
特に不満足であった。

実施例６ 型組平均フレーク径２５１Ｊ！ｒ１、重量平均アスペク
ト比４５、ハンター白変３０の金雲母粉末を用いるほか
は実施例２の場合と全く同じ実験を行った。表１に示し
た物性、すなわちウェルド強さ、曲げ弾性率、反りにつ
いては満足しうる値が得られたが、成形品は褐色に着色
しており、成形品の色相は実施例１〜５の組成物に比べ
て劣ったものとなった。

実施例７８　　較例１１．１２ 極限粘度１．１のポリブチレンテレフタレート（以下Ｐ
ＢＴと略）と、実施例２の場合と同じ白雲母粉末、およ
び重量平均アスペクト比１１、ハンター白変γＯのウオ
ラストナイト、およびＹ−アミノプロピルトリエトキシ
シランを用い、表１に示した配合で試験片を作製した。

押出機での混線、および混線物の射出成形に際しては、
充分予備乾燥を行った後、シリンダ一温度２５０℃で混
練および射出成形を実施した。得られた試験片の物性評
価結果を表１に示すが実施例７，８の組成物の性能は良
好であった。一方比較例１１の組成物はウェルド強さが
低く、比較例１２の組成物は曲げ弾性率が低かった。ま
たシランカップリング剤を用いた実施例７の組成物は、
それを用いない実施例８の組成物に比べて性能が良好で
あった。

施１９、！１１３，１４ 射出成形用の高流動グレードのナイロン６樹脂と実施例
２の場合と同じ白雲母粉末および実施例７の場合と同じ
ウオラストナイトを用いて表１に示す組成の試験片を、
実施例７の場合と同じ条件で作製した。表１に示すよう
に実施例９の組成物の物性は良好であったが、比較例１
３の組成物はウェルド強さが低く、比較例１４の組成物
は曲げ弾性率が低かった。

１０　　　車　　１５．１６ 高衝撃グレードのＡＢＳと実施例２の場合と同じ白雲母
粉末および実施例７の場合と同じウオラストナイトとＹ
−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いて、
表１に示す組成の試験片を実施例７の場合と同じ条件で
作製した。表１に示すように実施例１０の組成物は比較
例１５の組成物に比べて、その性能が良好であるものの
、結晶性樹脂すなわちＰＰ、　ＰＢＴナイロンをベース
樹脂として用いた組成物の場合に比べて、非品性のＡＢ
Ｓを用いた場合には、ウオラストナイトの併用によるウ
ェルド強さの改良効果が少なかった。

以下余白 表１のつづき （発明の効果） 以上説明したとおり、本発明により、雲母粉体配合樹脂
組成物の特長である、高曲げ弾性率を損うことなく、ウ
ェルド強さが著しく改善された成形品を与える樹脂組成
物が提供される。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の実施例と比較例におけるウェルド強さと
曲げ弾性率との関係を示すグラフである。 図中・は実施例を示し、Ｏは比較例を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）Ａ）重量平均アスペクト比が１０以上の雲母粉体と
   、Ｂ）重量平均アスペクト比が５以上の針状のβ−珪酸
   カルシウム粉体と、Ｃ）樹脂を必須成分として含有し、
   全組成物重量に占めるＡ成分とＢ成分の合計重量が６０
   重量％以下でありかつ、Ａ成分とＢ成分の重量比が下式
   の範囲内にある樹脂組成物。 ０．３≦Ａ／（Ａ＋Ｂ）≦０．８ ２）該雲母粉体の重量平均フレーク径が５０μｍ以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の樹脂
   組成物。 ３）雲母粉体および／又はβ−珪酸カルシウム粉体が予
   めシランカップリング剤で表面処理されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の樹脂組
   成物。 ４）更にシランカップリング剤が含有されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の樹脂
   組成物。 ５）ハンター白度が４０以上の雲母粉体およびβ−珪酸
   カルシウム粉体を用いることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項〜第４項のいずれかに記載の樹脂組成物。 ６）樹脂が結晶性樹脂であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項〜第５項のいずれかに記載の樹脂組成物。