JPH03239754A

JPH03239754A - 繊維強化樹脂組成物

Info

Publication number: JPH03239754A
Application number: JP3639590A
Authority: JP
Inventors: Teruo Hosokawa; 細川　輝夫; Hiroshi Shibano; 博柴野; Noboru Yamamoto; 昇山本; Hiromitsu Gomyo; 五明　広光
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1991-10-25
Anticipated expiration: 2013-12-16
Also published as: JP2837909B2

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〕本発明は繊維強化樹脂組成物に関し、詳しくはホットフ
ロースタンピング底形や射出成形等の成形材料に適した
繊維強化樹脂組成物、及びその効果的な製造方法、並び
に該樹脂組成物の有利な成形方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に、ポリアミド樹脂は、ポリオレフィン樹脂材料に
比べて高い耐熱性と機械的強度の面で優れた性質を有し
ている。しかしながら、このポリアミド樹脂は、吸湿に
よる寸法の変化や成形性の悪さのため、必ずしも満足で
きるものではない。

この問題を解決するために、従来は、ガラス繊維などの
無機質フィラーを添加することが行われている。しかし
、その結果、比重の増加と耐衝撃性の低下が著しいとい
う新たな問題が生じている。

また、もう一つの解決手段として、成形性や寸法安定性
のよい樹脂を添加し、非相溶分散系のマトリックス材料
として改質する試みがなされている。しかし、添加する
材料の粘度や添加量が制約されるうえ、両材料の界面で
の接着強度をあげるために、部分的に相溶化させる相溶
化剤の検討が必要であった。ところが、相溶化剤を多量
に添加すると、−１１Ｑに、耐熱性の低下を引き起こす
ことが多く、これが複合化した組成物の欠点となってい
た。

また、このようにしてマトリックスを形成しても、成形
条件、例えば成形時の剪断速度が大きかったり、あるい
は成形温度が適正でないと相分離が生じ易く、目的とす
る物性が得られない場合が多い。

このような問題を回避するためには、両材料の溶融粘度
をできるだけ一致させる必要があったり、あるいは両者
の組成比の範囲が大きく制約されるなどの不都合を免れ
ることができない。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者らは、かかる従来技術の間匙点を解消し、相分
離を抑制すると共に耐衝撃性を改善し、かつ吸湿による
寸法安定性の改善と低比重化を達成したポリアミド系の
樹脂組成物を開発すべく鋭意研究を重ねた。

〔課題を解決するための手段〕

その結果、マトリックスを構成する材料のうち、一番高
い融点を有する材料としてポリアミド繊維を選定し、こ
れをマトリックスに添加することにより、既に構成され
ているマトリックス相をマクロ的に補強し、目的とする
物性の樹脂組成物得られることを見出した。本発明はか
かる知見に基いて完成したものである。

すなわち本発明は、（ａ）ポリアミド及び中）ポリプロ
ピレンを、（ａ）／（ｂ）＝７５／２５〜３５／６５（
重量比）の割合で混練してなるブレンド物（Ａ）及び（ｃ）ポリプロピレン、（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポ
リプロピレン及び（ｅ）前記ポリアミドより高融点を有
するポリアミド繊維を混練してなり、かつ（ｄ）該変性
ポリプロピレン含量が前記（ｃ）及び（ｅ）の合計１０
０重量部に対して１〜１０重量部であるブレンド物（Ｂ
）を、（ａ）ポリアミドと（ｅ）ポリアミド繊維の合計量
と（ｂ）ポリプロピレンと（ｃ）ポリプロピレン合計量
との比率（（ａ）＋（ｅ））　／　（（ｂ）＋（ｃ））
が、６５／３５〜３５／６５（重量比）となるように配
合してなる繊維強化樹脂組成物を提供するものである。

本発明の組成物は、基本的にはブレンド物（Ａ）及びブ
レンド物（Ｂ）から構成されるものである。

ここでブレンド物（Ａ）は、組成物の基本マトリックス
を構成するものであり、（ａ）ポリアミド及び（ｂ）ポ
リプロピレンを、（ａ）／（ｂ）−７５／２５〜３５／
６５（重量比）、好ましくは７０／３０〜４０／６０（
重量比）の割合で混練したものである。

また、このブレンド物（Ａ）には、必要に応じて相溶化
剤を配合することも有効であり、その場合には該ブレン
ド物（Ａ）１００重量部に対して１〜１０重量部、特に
２〜８重量部の割合で配合することが好ましい。

ブレンド物（Ａ）における（ａ）ポリアミドとしては、
様々なものを用いることができ、例えばポリアミドロ、
ポリアミド１２．ポリアミド１１．ボリアξドロ６など
の一連のポリアミドの中から適宜選定すればよい。なお
、この（ａ）ポリアミドは、ブレンド物（Ｂ）中の（ｅ
）ポリアミド繊維より低い融点のものを選定することが
必要である。このような（ａ）ボリアくドの分子量につ
いては特に制限はないが、２３°Ｃの濃硫酸中で測定し
た場合の溶液極限粘度から算出した分子量が、６．００
０〜１２０．０００、とりわけ２０．０００〜９０，０
００のものが好ましい。

また、ブレンド物（Ａ）において、上記（ａ）ポリアミ
ドと共に用いる（ｂ）ポリプロピレンとしては、結晶性
プロピレンホモポリマーのほか、プロピレン−エチレン
ランダムコポリマー、プロピレン−ブテン−１ランダム
コポリマー、さらにこれらのブロックコポリマー等があ
げられ、またこれらの混合物をあげることができる。

この（ｂ）ポリプロピレンのメルトフローレイト（ＭＦ
Ｒ）は、特に制限はないが、通常は２３０℃で０．１〜
６０ｇ／１０分、望ましくは５〜３０ｇ／１０分の範囲
のものがよい。

上述のブレンド物（Ａ）において、所望により加えるこ
とのできる相溶化剤は、上記（ａ）ボリア藁ドと（ｂ）
ポリプロピレンの界面での接着性を向上させ、剛性と耐
衝撃性を改良する目的で用いるものである。ここで相溶
化剤としては、各種のものが使用可能であるが、エチレ
ン−アクリル酸共重合体（ＥＡＡ）、エチレン−アクリ
ル酸エチル共重合体（Ｅ　Ｅ　Ａ）あるいはこれらの混
合物が好適である。

なお、ブレンド物（Ａ）における（ａ）ポリアミドと（
ハ）ポリプロピレンとの比率は、前者／後者＝７５／２
５〜３５／６５（重量比）、好ましくは７０／３０〜４
０／６０（重量比）である。ここで、（ａ）ポリアミド
の比率が大きすぎても、また小さすぎても、相分離が生
じ耐衝撃性が悪くなるという不都合が生ずる。

上記ブレンド物（Ａ）は、（ａ）ボリア主ド及び（ｂ）
ポリプロピレン、さらに必要により相溶化剤を所定量加
えて混練することにより得られる。この混練は、押出機
等を用いて行えばよいが、その際の混練温度は、（ａ）
ポリアミドの融点及び（ｂ）ポリプロピレンの融点のう
ち高い融点以上の温度以上（つまり、両者が溶融する温
度）に設定することが望ましい。

一方、上記ブレンド物（Ａ）とともに、本発明の組成物
を構成するブレンド物（Ｂ）は、（ｃ）ポリプロピレン
、（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン及び（ｅ
）前記ポリアミドより高融点を有するポリアミド繊維か
らなるものである。このブレンド物（Ｂ）は、ポリプロ
ピレンに有機質フィラーとしてポリアミド繊維をブレン
ドしたものであって、マトツクス材料としての組成物を
形成する際、各成分を一緒に添加したものでは安定した
分散系が形威しにくいので、ブレンド物（Ｂ）をブレン
ド物（Ａ）とは別に用意しておくことが必要である。

上記ブレンド物（Ｂ）における（ｃ）ポリプロピレンは
、前記ブレンド物（Ａ）の成分である（口）ポリプロピ
レンと同様に、結晶性プロピレンホモポリマーのほか、
プロピレン−エチレンランダムコポリマー、プロピレン
−ブテン−１ランダムコポリマー、さらにこれらのブロ
ックコポリマー等があげられ、またこれらの混合物をあ
げることができる。なお、この（ｃ）ポリプロピレンと
しては、（ｂ）成分として用いるポリプロピレンと同種
のものであっても、異なる種類のものであってもよい。

また、ブレンド物（Ｂ）の−成分として用いる（ｄ）不
飽和カルボン酸変性ポリプロピレンとしては、各種のも
のがあげられる。そのうち不飽和カルボン酸によるグラ
フト変性ポリプロピレンが好ましく、ここでグラフト変
性に用いる不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、マ
レイン酸、フマール酸、イタコンａ、３．６−ニンドメ
チレンーｌ。

２．３．６−チトラヒドローシスーフタル酸またはこれ
らの無水物やエステル類、２−ジメチルアごノエチルメ
タクリレート等のアルキルアごノメタクリレートおよび
グリシジルメタクリレート等があげられ、なかでもアク
リル酸、マレイン酸。

無水マレイン酸あるいは３．６−エンドメチレン−１，
２，３，６−チトラヒドローシスーフタル酸の無水物が
好ましく、とりわけ無水マレイン酸が最適である。なお
、これらは単独で用いても二種以上を混合して用いても
よい。

さらに、グラフト変性に用いるラジカル発生剤としでは
、ジクごルバーオキサイド；ベンゾイルパーオキサイド
：ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド；２．５−ジメチル−
２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ〉ヘキサン；２．５
−ジメチル−２，５ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキセ
ン−３；ラウロイルパーオキサイド；ｔ−ブチルパーオ
キシベンゾエート等の有機過酸化物が好適に使用される
。

上記（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンを製造
するにあたっては、ポリプロピレン（これは（ｂ）、（
ｃ）成分であるポリプロピレンと同じでも、異なっても
よいが、結晶性のものが好ましい。）を適当な溶媒に懸
濁あるいは溶解させ、これに上記不飽和カルボン酸およ
びラジカル発生剤を加えて加熱撹拌する方法、あるいは
ポリプロピレンと不飽和カルボン酸ならびにラジカル発
生剤を予め混合し、押出機、バンバリーミキサ−、ニー
ダ−等を用いて溶融混練する方法などがある。なお、こ
こで各成分の配合割合は、状況に応じて適宜選定すれば
よいが、通常はポリプロピレン１００重量部に対して不
飽和カルボン酸０．１〜１０重量部、ラジカル発生剤０
．０１−１０重量部の範囲で定めればよい。

また、ブレンド物（Ｂ）における（ｅ）ポリアミド繊維
としては、前記（ａ）ポリアミドより高融点を有するも
のを用いることが必要である。このように（ｅ）＄、分
であるポリアミド繊維として、（ａ）成分のポリアミド
より高融点のものを用いる理由は、ブレンド物（Ａ）及
びブレンド物（Ｂ）を溶融混練、あるいはさらに成形す
る際に、ポリアミド繊維を溶融することなく繊維状に保
持したまま、他の成分を溶融させることが、得られる成
形品の強度増強に効果的であることによる。ここで、（
ｅ）ポリアミド繊維としては、ポリアミド６　ポリアミ
ド１２、　　ポリアミド１１．ポリアミド６６のうち、
（ａ）成分として用いたポリアミドより高融点のものが
好適に用いられる。また繊維の長さや径については、適
宜選定すればよいが、一般に長さ６〜２５ｍｍ、径８〜
２０μｍの範囲で定めればよい。

ブレンド物（Ｂ）における（ｄ）不飽和カルボン酸変性
ポリプロピレンは、（ｃ）ポリプロピレンと（ｅ）ポリ
アミド繊維との界面の接着性を向上させるために加える
ものであり、その含量は、前記（ｃ）ポリプロピレン及
び（ｅ）ポリアミド繊維の合計１００重量部に対して１
〜１０重量部、好ましくは１．５〜８重量部である。こ
こで、（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンの含
量が少なすぎると、（ｃ）ポリプロピレンと（ｅ）ポリ
アミド繊維との界面の接着性が不充分であり、また多過
ぎると、得られる組成物の機械的物性が低下するという
不都合が生ずる。

本発明の樹脂組成物は、上記ブレンド物（Ａ）及びブレ
ンド物（Ｂ）を配合することによって得られるが、ここ
で両ブレンド物（Ａ）、（Ｂ）の配合割合は、（ａ）ポ
リアミドと（ｅ）ポリアミド繊維の合計量と（ｂ）ポリ
プロピレンと（ｃ）ポリプロピレンの合計量との比率（
（ａ）　＋（ｅ）　）　／　（（ｂ）　＋　（ｃ）　）
が、６５／３５〜３５／６５（重量比）、好ましくは６
２／３８〜３７／６３（重量比）である。この比率が６
５／３５より大きいと（ａ）ポリアミドが（ｂ）ポリプ
ロピレン及び（ｃ）ポリプロピレンと相分離するという
問題があり、また３　５／６５より小さいと同じように
（ｂ）ポリプロピレン及び（ｃ）ポリプロピレンと（ａ
）ポリアミドが相分離するという不都合が生ずる。

本発明の樹脂組成物を得るには、上述の如く、ブレンド
物（Ａ）及び（Ｂ）を予め用意しておき、これを所定の
比率で配合することが必要である。

また、この樹脂組成物を製造するには、上記ブレンド物
（Ａ）及び（Ｂ）を、上述の割合で配合するとともに、
（ｅ）ポリアミド繊維の融点未満の温度にて混練するこ
とが好ましく、特に（ａ）ポリアミドの融点以上かつ（
ｅ）ポリアミド繊維の融点未満の温度で混練することが
最も好ましい。

この本発明の樹脂組成物を成形するにあたっては、様々
な方法があり、特に制限はないが、（ａ）ポリアミドの
融点以上かつ（ｅ）ポリアミド繊維の融点未満の温度で
、射出成形やスタンピング底形等の成形加工を行うこと
が望ましい。具体的には、ブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）
を、上述した比率でトライブレンドして成形機に投入し
て溶融させ、−体化して成形する。

このように、予めブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を用意し
ておき、これらを所定の比率で配合して本発明の樹脂組
成物を調製する理由は、次のとおりである。即ち、例え
ば強化繊維としての（ｅ）ポリアミド繊維がポリアミド
６６であって、溝相と島相のいずれかとなる（ａ）ポリ
アミドがポリアミド６で、（ｅ）ポリアミド繊維の融点
が（ａ）ポリアミドの融点より高い場合には、各成分（
つまり、前述の（ａ）〜（ｅ）成分）を、ポリアミド６
６の融点を超えない溶融温度で、同時にブレンドしても
、ポリアミド６とポリプロピレンとも分散系は崩れにく
い。

しかしながら、ポリアミド繊維の表面の接着を目的とし
て添加した（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレン
の大半は、先に溶融するポリアミド６の末端アミド基の
活性水素と反応してしまうため、先に述べたよりも、よ
り多くの（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポリプロピレンを
添加しなければならず、このような変性樹脂の添加は、
ｍ酸物の機械的性質の低下を招き好ましくない。そのた
めブレンド物（Ａ）とブレンド物（Ｂ）を予め、予備コ
ンパウンド材として調製しておき、そののち、両者をト
ライブレンド或いはペレット化により再度ブレンドする
方法、すなわち逐次ブレンド方法が望ましいのである。

〔実施例〕

次に本発明を実施例及び比較例によりさらに詳しく説明
する。

実施例１ポリアミド６（硫酸を溶媒として溶液粘度法により測定
した分子量が３０．０００）６５重量％及びポリプロピ
レン（２３０°ＣにおけるＭＦＲが１０ｇ／１０分）３
５重量％及びＥＡＡ５重量部（ポリアミド６とポリプロ
ピレンの合計１００重量部に対して）から成る混合物を
単軸の押出機で２５０°Ｃにて混練した。得られた混練
物をブレンド物（Ａ）とした。

一方、上記と同じポリプロピレン６５重量％。

ポリアミド６６繊維（ストランド長６閣、径１３μｍ）
３５重量％及び無水マレイン酸変性ポリプロピレン〔無
水マレイン酸のグラフト化率ｏ、０３％（無水マレイン
酸基モル／メチレン基モル）。

２３０°ＣにおけるＭＦＲ３０ｇ／１０分〕５重量部（
上記ポリプロピレンとボリアξドロ６繊維の合計１００
重量部に対して）から成る混合物を、上記と同じ押出機
を用いて２３０°Ｃで混練した。

得られた混練物をブレンド物（Ｂ）とした。

次に、ブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を、混合後の組成化
が５０１５０（重量比）となるように計量し、これを単
軸の押出機に導入して、２３０°Ｃで再度ペレット化し
た。なお、ここでブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）の混合後
の組成化とは、ブレンド物（Ａ）とブレンド物（Ｂ）を
混合して得られる混合物（組成物又はペレット）中のポ
リアミドとポリアミド繊維の合計量とポリプロピレンと
の比率、（ポリアミド士ポリアミド繊維）／ポリプロピ
レンを指称するものである。

続いて、得られたベレットを射出成形機で底形し、さら
にこれから試験片を切り出し、この試験片を用いてＪＩ
Ｓ　　Ｋ６７５８に規定された測定法にしたがって機械
的強度を測定した。また、耐熱変形及び収縮率を測定し
た。結果を第１表に示す。

実施例２〜６及び比較例１〜２実施例１において、第１表に示す割合で各成分を配合し
てブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を調製したこと、及びこ
れらのブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を第１表に示す割合
で単軸の押出機に導入したこと以外は、実施例１と同様
にして試験片の作成及び各種物性の測定を行った。結果
を第１表に示す。

なお、ブレンド物（Ａ）におけるＥＡＡの配合割合は、
すべて実施例１と同様である。

比較例３ブレンド物（Ａ）及び（Ｂ）を調製することなく、各成
分を第１表に示す割合で２６０“Ｃの押出温度で直接車
軸の押出機に導入したこと以外は、実施例１と同様にし
て試験片の作成及び各種物性の測定を行った。結果を第
１表に示す。なおポリアミド繊維は溶解して観察出来ず
、耐衝撃性も悪かった。

比較例４実施例１において、ブレンド物（Ｂ）を構成するポリア
ミド繊維を、ポリアミドロ６からポリアミド６に代えた
こと以外は、実施例１と同様の操作を行った。結果を第
１表に示す。

第１表かられかるように、ブレンド物（Ａ）のポリアミ
ドと同一のポリアミド繊維、つまり同一の融点のポリア
ミド繊維を使用すると、成形品の耐衝撃性の低下が著し
い。また、試験片の断面を観察してみると、ボリア旦ド
ロの繊維は認められず、また島相として観察できるポリ
プロピレンの分散粒径が１１００ａと大きく、分散性が
悪いことがわかった。

（以下余白）〔発明の効果〕本発明によれば、相分離がなく、耐衝撃性が改善され、
しかも吸湿による寸法安定性の改善と低比重化の達成さ
れた成形品の素材である繊維強化樹脂組成物が得られる
。

この繊維強化樹脂組成物は、上述の如き特性を有するた
め、ホットフロースタンピング成形や射出成形等の成形
材料として有効な利用が期待される。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（ａ）ポリアミド及び（ｂ）ポリプロピレンを、
（ａ）／（ｂ）＝７５／２５〜３５／６５（重量比）の
割合で混練してなるブレンド物（Ａ）及び（ｃ）ポリプロピレン、（ｄ）不飽和カルボン酸変性ポ
リプロピレン及び（ｅ）前記ポリアミドより高融点を有
するポリアミド繊維を混練してなり、かつ（ｄ）該変性
ポリプロピレン含量が前記（ｃ）及び（ｅ）の合計１０
０重量部に対して１〜１０重量部であるブレンド物（Ｂ
）を、（ａ）ポリアミドと（ｅ）ポリアミド繊維の合計量
と（ｂ）ポリプロピレンと（ｃ）ポリプロピレン合計量
との比率（（ａ）＋（ｅ））／（（ｂ）＋（ｃ））が、
６５／３５〜３５／６５（重量比）となるように配合し
てなる繊維強化樹脂組成物。
（２）ブレンド物（Ａ）が、相溶化剤を該ブレンド物（
Ａ）１００重量部に対して１〜１０重量部の割合で含有
するものである請求項１記載の繊維強化樹脂組成物。
（３）請求項１又は２のブレンド物（Ａ）及び請求項１
のブレンド物（Ｂ）を、（（ａ）＋（ｅ））／（（ｂ）
）＋（ｃ））が、６５／３５〜３５／６５（重量比）と
なるように配合するとともに、（ｅ）ポリアミド繊維の
融点未満の温度にて混練することを特徴とする繊維強化
樹脂組成物の製造方法。
（４）請求項１又は２の繊維強化樹脂組成物を、（ａ）
ポリアミドの融点以上であって、かつ（ｅ）ポリアミド
繊維の融点未満の温度にて加工成形することを特徴とす
る樹脂組成物の成形方法。
（５）請求項３で得られた繊維強化樹脂組成物を、（ａ
）ポリアミドの融点以上であって、かつ（ｅ）ポリアミ
ド繊維の融点未満の温度にて加工成形することを特徴と
する樹脂組成物の成形方法。