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JP5367902B2 - Resin composite material, dental material, and method for producing resin composite material - Google Patents
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Resin composite material, dental material, and method for producing resin composite material Download PDF

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Description

本発明は、樹脂複合材料、歯科用材料および樹脂複合材料の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a resin composite material, a dental material, and a method for producing a resin composite material.

熱可塑性樹脂は、機械的性質、電気的性質、軽量性、成形加工性等に優れることから、電気・電子・OA機器、車輌、建材、農業用資材、雑貨等の幅広い分野で使用されている。さらに、熱可塑性樹脂の剛性、強度、寸法特性などを向上させる方法として、無機フィラーを含有させることが広く一般に行われている。一方で、熱可塑性樹脂と無機フィラーとを複合化することにより目的とする物性は改善されるものの逆に犠牲となる物性が生じるのが一般的傾向である。   Thermoplastic resins are used in a wide range of fields such as electrical, electronic, and office automation equipment, vehicles, building materials, agricultural materials, and miscellaneous goods because they are excellent in mechanical properties, electrical properties, light weight, and moldability. . Furthermore, as a method for improving the rigidity, strength, dimensional characteristics, etc. of the thermoplastic resin, it is generally performed to contain an inorganic filler. On the other hand, a composite property of a thermoplastic resin and an inorganic filler generally improves the intended physical properties, but conversely causes sacrificed physical properties.

樹脂材料(プラスチック)を一般的に分類すると、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とに大別される。熱可塑性樹脂は加熱すると軟化溶融し、応力によって任意の形状に変形することができる樹脂であり、その加工性の容易さ、生産性の高さから、非常に多くの分野で応用されている。一方、熱硬化性樹脂は成形後に網目状高分子となるため加熱によって軟化せず、製品の安定性が高い反面、生産性が悪いといった特徴がある。このため、産業界では、熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂ほどに応用されていない。また、熱硬化性樹脂は、架橋構造を形成すると再加工が難しいことから、重合性単量体などの前駆体を製品として供する場合が多い。たとえば、樹脂マトリックス中に無機粒子などのフィラーを分散させた樹脂複合材料の前駆体材料としては、重合性単量体中に、シランカップリング剤などで表面処理されたフィラーが添加された種々の複合組成物が提案されている(特許文献1〜4等)。これらの複合組成物においては、重合性単量体とフィラーとの親和性向上、複合組成物のチキソトロピィー性の抑制による操作性の確保、あるいは、重合性単量体中へのフィラーの分散性の改良などを目的としてフィラーに対する表面処理が実施される。また、これらの複合組成物は、フィラーを表面処理した後、重合性単量体と混合することで作製され、使用に際しては重合硬化させることで樹脂複合材料を得る。このような表面処理は、近年のナノテクノロジーの発展を背景に、大きな比表面積を有するナノ粒子表面制御の観点からより重要となってきている。   Generally, resin materials (plastics) are roughly classified into thermoplastic resins and thermosetting resins. A thermoplastic resin is a resin that softens and melts when heated and can be deformed into any shape by stress, and is applied in many fields because of its ease of workability and high productivity. On the other hand, the thermosetting resin becomes a network polymer after molding, so it is not softened by heating, and the product is highly stable, but the productivity is poor. For this reason, thermosetting resins are not applied as much as thermoplastic resins in the industry. In addition, since thermosetting resins are difficult to reprocess when a crosslinked structure is formed, precursors such as polymerizable monomers are often used as products. For example, as a precursor material of a resin composite material in which fillers such as inorganic particles are dispersed in a resin matrix, various kinds of fillers surface-treated with a silane coupling agent or the like are added to a polymerizable monomer. A composite composition has been proposed (Patent Documents 1 to 4, etc.). In these composite compositions, the compatibility between the polymerizable monomer and the filler is improved, the operability is ensured by suppressing the thixotropic property of the composite composition, or the dispersibility of the filler in the polymerizable monomer is improved. Surface treatment for the filler is performed for the purpose of improvement. These composite compositions are prepared by surface-treating a filler and then mixing with a polymerizable monomer. When used, the composite composition is polymerized and cured to obtain a resin composite material. Such surface treatment has become more important from the viewpoint of controlling the surface of nanoparticles having a large specific surface area against the background of recent developments in nanotechnology.

また、熱可塑性樹脂を用いた樹脂複合材料に関しては、加熱溶融した樹脂にフィラーを直接混合させて作製される方法が知られている。たとえば、熱可塑性ポリイミド樹脂およびポリアリールケトン樹脂の合計量100質量部に対して有機珪素化合物により表面処理された充填剤5〜50質量部を含む樹脂複合材料も提案されている(特許文献5)。この樹脂複合材料においては、表面処理剤(有機珪素化合物)が、高温の溶融混練条件下で何らかの化学変化が起こり、その表面状態を、樹脂に対して親和性を高めるように作用すると共に、高温下で長時間の熱処理に晒されてもその色相を顕著に変化させない効果が高いとされている。   As for a resin composite material using a thermoplastic resin, a method is known in which a filler is directly mixed with a heat-melted resin. For example, a resin composite material including 5 to 50 parts by mass of a filler surface-treated with an organosilicon compound with respect to 100 parts by mass of a total amount of a thermoplastic polyimide resin and a polyaryl ketone resin has been proposed (Patent Document 5). . In this resin composite material, the surface treatment agent (organosilicon compound) undergoes some chemical change under high-temperature melt-kneading conditions, and the surface condition acts to increase the affinity for the resin. It is said that the effect of not significantly changing the hue even when exposed to a heat treatment for a long time is high.

また、フィラーと、溶融したエラストマーあるいは樹脂とを、回転するスクリューによってせん断力を加えながら撹拌して、溶融混練物を得る方法も提案されている(特許文献6)。この特許文献6に記載の発明は、ナノレベルのフィラーを均一に分散させるためには、(1)フィラーを修飾するなどの化学的手法により樹脂とフィラー間での親和性、相互作用を高めるアプローチ、あるいは、(2)凝集抑制剤を添加することでフィラー同士の化学的な凝集を防ぐアプローチでは不十分であり、フィラーの凝集力に優る有効な処理手段の場を外部要因により作り出して処理することが必要かつ最善であるという考えに基づき成されたものである。   There has also been proposed a method in which a filler and a molten elastomer or resin are stirred while applying a shearing force with a rotating screw to obtain a melt-kneaded product (Patent Document 6). In order to uniformly disperse nano-level fillers, the invention described in Patent Document 6 is (1) an approach for enhancing the affinity and interaction between a resin and a filler by a chemical method such as modifying the filler. Alternatively, (2) the approach of preventing the chemical aggregation of fillers by adding an aggregation inhibitor is insufficient, and an effective process means field that is superior to the cohesive strength of fillers is created by external factors and processed. Is based on the idea that is necessary and best.

特開平8−12305号公報(段落番号0037−00038等)JP-A-8-12305 (paragraph numbers 0037-00003 etc.) 国際公開第2002/005752号(24−25ページ等)International Publication No. 2002/005752 (Pages 24-25 etc.) 特開2005−170813号公報(段落番号0038−0039等)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-170813 (paragraph numbers 0038-0039, etc.) 特開平10−130116号公報(段落番号0022等)JP-A-10-130116 (paragraph number 0022, etc.) 特開2005−330378号公報(請求項1、段落番号0025等)JP 2005-330378 A (Claim 1, paragraph number 0025, etc.) 特開2008−266577号公報(請求項1、段落番号0011等)JP 2008-266577 A (Claim 1, paragraph number 0011, etc.)

特許文献1〜4に示す複合組成物を硬化させて得られる樹脂複合材料や、特許文献5、6に示す樹脂複合材料では、樹脂マトリックス中にフィラーが分散含有されているため、種々の機械的特性を容易に向上させることができる。しかしながら、これらの樹脂複合材料では、耐摩耗性の点では、フィラーの脱落が生じやすく、また、フィラーを含むが故に脆くなりやすく、その結果、破断エネルギーが低くなりやすい。   In the resin composite material obtained by curing the composite composition shown in Patent Literatures 1 to 4 and the resin composite material shown in Patent Literatures 5 and 6, since the filler is dispersed in the resin matrix, various mechanical properties are obtained. The characteristics can be easily improved. However, in these resin composite materials, in terms of abrasion resistance, the filler is likely to fall off, and since the filler is included, the resin composite material tends to become brittle, and as a result, the breaking energy tends to be low.

しかし、熱硬化性樹脂を用いて樹脂複合材料を作製する場合、フィラーとして利用される無機粒子表面に、熱硬化性樹脂との反応に使用される有機基をシランカップリング剤などで導入することによって、樹脂マトリックスと無機粒子表面との間に化学的結合を形成し、強固な有機無機ハイブリッド構造を構築することが容易である。例えば、エポキシ樹脂と組み合わせて用いる無機粒子表面にエポキシ基やアミノ基を導入する方法が一般的によく知られている。   However, when a resin composite material is produced using a thermosetting resin, an organic group used for reaction with the thermosetting resin is introduced to the surface of the inorganic particles used as a filler with a silane coupling agent or the like. Therefore, it is easy to form a chemical bond between the resin matrix and the surface of the inorganic particles and to build a strong organic-inorganic hybrid structure. For example, a method of introducing an epoxy group or an amino group to the surface of inorganic particles used in combination with an epoxy resin is generally well known.

一方、熱可塑性樹脂分子は反応可能な有機官能基を有していない場合が多く、また、反応可能な有機官能基を有している場合でも高分子鎖の末端部分のみに存在する。すなわち、熱可塑性樹脂分子中において、反応可能な有機官能基の存在比率は圧倒的に少ない。このため、熱可塑性樹脂を用いて樹脂複合材料を作製する場合、樹脂マトリックスと無機粒子との間に十分な量の化学的結合を形成し、強固な有機無機ハイブリッド構造を構築することは困難である。このような背景により、熱可塑性樹脂にフィラーを添加した複合材料を作製する場合において、フィラーの表面処理設計は、前述したようにフィラーの樹脂へのなじみを改善することを主な目的としてなされている。   On the other hand, the thermoplastic resin molecule often does not have a reactive organic functional group, and even when it has a reactive organic functional group, it exists only at the terminal portion of the polymer chain. That is, the abundance ratio of the organic functional group capable of reacting in the thermoplastic resin molecule is overwhelmingly small. For this reason, when producing a resin composite material using a thermoplastic resin, it is difficult to form a sufficient amount of chemical bonds between the resin matrix and the inorganic particles to build a strong organic-inorganic hybrid structure. is there. With such a background, in the case of producing a composite material in which a filler is added to a thermoplastic resin, the filler surface treatment design is mainly aimed at improving the familiarity of the filler with the resin as described above. Yes.

本発明は、上記事情に鑑みて成されたものであり、熱可塑性樹脂の高い生産性を活かしながら、従来の樹脂複合材料と比べて、耐摩耗性に優れ、かつ、剛性、寸法安定性、機械的強度、破断エネルギーの高い樹脂複合材料、これを用いた歯科用材料、および、当該樹脂複合材料の製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, while taking advantage of the high productivity of thermoplastic resins, compared to conventional resin composite materials, it is excellent in wear resistance and has rigidity, dimensional stability, It is an object to provide a resin composite material having high mechanical strength and high breaking energy, a dental material using the resin composite material, and a method for producing the resin composite material.

上記課題は以下の本発明により達成される。すなわち、
本発明の樹脂複合材料は、(A)融点または流動化温度が300℃〜500℃の範囲内でありかつ主鎖がアリーレン基を有する熱可塑性樹脂100質量部に対して、(B)下記一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子40〜400質量部を用いて作製されており、かつ、下式(1)に示される平均包埋率が、55%以上であることを特徴とする。
・一般式(I) A−R−SiRmBn
〔一般式(I)中、Aは芳香族基であり、Rは直鎖部分を構成する原子数が3〜12の有機基であり、Rは炭素数1〜6の炭化水素基であり、Bは炭素数1〜6の炭化水素を有するアルコキシ基、ハロゲン基、あるいはイソシアナート基である。ここで、m、nは整数であり、mとnとの和は3であり、mは0〜2の範囲の整数である。〕
・式(1) 平均包埋率(%)=100×{EP/(EP+V)}
〔式(1)中、EPは、樹脂複合材料からなる試験片を、ダイヤモンドナイフを用いたマイクロトーム研磨することにより形成された研磨面を白金蒸着処理した後、当該白金蒸着処理された研磨面を走査型電子顕微鏡により観察した場合において、白金蒸着処理された研磨面内に露出している10μm四方の領域当たりの無機粒子の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。
また、Vは、EP値をカウントした10μm四方の領域内において、無機粒子が脱落して形成された10μm四方の領域当たりの空孔の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。
また、平均包埋率は、4つの測定点において各々求めた包埋率の平均値を意味する。〕
The above-mentioned subject is achieved by the following present invention. That is,
The resin composite material of the present invention has (A) the melting point or fluidization temperature in the range of 300 ° C. to 500 ° C. and 100 parts by mass of the thermoplastic resin having the main chain having an arylene group. It is produced using 40 to 400 parts by mass of inorganic particles surface-treated with the surface treatment agent represented by the formula (I), and the average embedding rate represented by the following formula (1) is 55% or more. It is characterized by being.
· General formula (I) A-R 1 -SiR 2 mBn
[In General Formula (I), A is an aromatic group, R 1 is an organic group having 3 to 12 atoms constituting the straight chain portion, and R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. And B is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, or an isocyanate group. Here, m and n are integers, the sum of m and n is 3, and m is an integer in the range of 0-2. ]
Formula (1) Average embedding rate (%) = 100 × {EP / (EP + V)}
[In the formula (1), EP is a polishing surface formed by subjecting a test piece made of a resin composite material to microtome polishing using a diamond knife, followed by platinum deposition treatment, and then the platinum deposition treatment. Is observed with a scanning electron microscope, the number of inorganic particles per 10 μm square area exposed in the polished surface subjected to the platinum vapor deposition treatment {number / (10 μm × 10 μm)}.
Further, V means the number of pores {10 / (10 μm × 10 μm)} per 10 μm square area formed by dropping inorganic particles in the 10 μm square area where the EP value is counted.
Moreover, an average embedding rate means the average value of the embedding rate each calculated | required in four measurement points. ]

本発明の樹脂複合材料の一実施形態は、(B)表面処理剤で表面処理された無機粒子は、平均粒子径が0.05μm以上15μm以下であることが好ましい。   In one embodiment of the resin composite material of the present invention, it is preferable that the inorganic particles surface-treated with the (B) surface treatment agent have an average particle diameter of 0.05 μm or more and 15 μm or less.

本発明の歯科用材料は、本発明の樹脂複合材料を含むことを特徴とする。   The dental material of the present invention is characterized by including the resin composite material of the present invention.

本発明の骨代替材料は、本発明の樹脂複合材料を含むことを特徴とする。   The bone substitute material of the present invention includes the resin composite material of the present invention.

本発明の樹脂複合材料の製造方法は、(A)融点または流動化温度が300℃〜500℃の範囲内でありかつ主鎖がアリーレン基を有する熱可塑性樹脂100質量部と(B)下記一般式(III)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子40〜400質量部とを含む原料を、加熱して溶融し混練する溶融混練工程を、少なくとも含むことを特徴とする。
・一般式(III) A−R−SiRmBn
〔一般式(III)中、Aは芳香族基であり、Rは直鎖部分を構成する原子数が3〜12の有機基であり、Rは炭素数1〜6の炭化水素基であり、Bは炭素数1〜6の炭化水素を有するアルコキシ基、ハロゲン基、あるいはイソシアナート基である。ここで、m、nは整数であり、mとnとの和は3であり、mは0〜2の範囲の整数である。〕
The method for producing a resin composite material of the present invention comprises (A) 100 parts by mass of a thermoplastic resin having a melting point or fluidization temperature in the range of 300 ° C. to 500 ° C. and a main chain having an arylene group, and (B) It includes at least a melt-kneading step of heating and melting and kneading a raw material containing 40 to 400 parts by mass of inorganic particles surface-treated with the surface treatment agent represented by the formula (III).
- formula (III) A-R 1 -SiR 2 mBn
[In General Formula (III), A is an aromatic group, R 1 is an organic group having 3 to 12 atoms constituting the straight chain portion, and R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. And B is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, or an isocyanate group. Here, m and n are integers, the sum of m and n is 3, and m is an integer in the range of 0-2. ]

本発明の樹脂複合材料の製造方法の一実施形態は、(B)表面処理剤で表面処理された無機粒子は、平均粒子径が0.05μm以上15μm以下であることが好ましい。   In one embodiment of the method for producing a resin composite material of the present invention, it is preferable that the inorganic particles surface-treated with (B) the surface treatment agent have an average particle diameter of 0.05 μm or more and 15 μm or less.

本発明によれば、熱可塑性樹脂の高い生産性を活かしながら従来の樹脂複合材料と比べて、耐摩耗性に優れ、かつ、剛性、寸法安定性、機械的強度、破断エネルギーの高い樹脂複合材料、これを用いた歯科用材料、および、当該樹脂複合材料の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, a resin composite material that is superior in wear resistance and has high rigidity, dimensional stability, mechanical strength, and breaking energy as compared with conventional resin composite materials while utilizing high productivity of thermoplastic resins. A dental material using the same and a method for producing the resin composite material can be provided.

本実施形態の樹脂複合材料は、(A)融点または流動化温度が300℃〜500℃の範囲内でありかつ主鎖がアリーレン基を有する熱可塑性樹脂100質量部に対して、(B)下記一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子40〜400質量部を用いて作製されており、かつ、下式(1)に示される平均包埋率が、55%以上であることを特徴とする。
・一般式(I) A−R−SiRmBn
・式(1) 平均包埋率(%)=100×{EP/(EP+V)}
The resin composite material of the present embodiment has (A) melting point or fluidization temperature in the range of 300 ° C. to 500 ° C. and 100 parts by mass of the thermoplastic resin having the main chain having an arylene group. It is produced using 40 to 400 parts by mass of inorganic particles surface-treated with the surface treatment agent represented by the general formula (I), and the average embedding rate represented by the following formula (1) is 55% or more. It is characterized by being.
· General formula (I) A-R 1 -SiR 2 mBn
Formula (1) Average embedding rate (%) = 100 × {EP / (EP + V)}

ここで、一般式(I)中、Aは芳香族基であり、Rは直鎖部分を構成する原子数が3〜12の有機基であり、Rは炭素数1〜6の炭化水素基であり、Bは炭素数1〜6の炭化水素を有するアルコキシ基、ハロゲン基、あるいはイソシアナート基である。ここで、m、nは整数であり、mとnとの和は3であり、mは0〜2の範囲の整数である。 Here, in general formula (I), A is an aromatic group, R 1 is an organic group having 3 to 12 atoms constituting the straight chain portion, and R 2 is a hydrocarbon having 1 to 6 carbon atoms. And B is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, or an isocyanate group. Here, m and n are integers, the sum of m and n is 3, and m is an integer in the range of 0-2.

また、式(1)中、EPは、樹脂複合材料からなる試験片を、ダイヤモンドナイフを用いたマイクロトーム研磨することにより形成された研磨面を白金蒸着処理した後、当該白金蒸着処理された研磨面を走査型電子顕微鏡により観察した場合において、白金蒸着処理された研磨面内に露出している10μm四方の領域当たりの無機粒子の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。また、Vは、EP値をカウントした10μm四方の領域内において、無機粒子が脱落して形成された10μm四方の領域当たりの空孔の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。また、平均包埋率は、4つの測定点において各々求めた包埋率の平均値を意味する。   Moreover, in Formula (1), after EP is a platinum vapor deposition treatment of the polishing surface formed by carrying out the microtome grinding | polishing of the test piece which consists of a resin composite material using a diamond knife, the said platinum vapor deposition treatment grinding | polishing When the surface is observed with a scanning electron microscope, it means the number {number / (10 μm × 10 μm)} of inorganic particles per 10 μm square area exposed in the polished surface subjected to the platinum deposition process. Further, V means the number of pores {10 / (10 μm × 10 μm)} per 10 μm square area formed by dropping inorganic particles in the 10 μm square area where the EP value is counted. Moreover, an average embedding rate means the average value of the embedding rate each calculated | required in four measurement points.

なお、使用するダイヤモンドナイフは刃角45度、刃幅は2mm以上のものを使用する。このようなダイヤモンドナイフとしては、たとえば、ダイヤトーム製ダイヤモンドナイフウルトラ45°が挙げられる。また、切削条件は、クリアランスアングル6度、切削スピード0.5mm/sec、切削する試験片厚み(送り長さ)は100nm、試験片面積は幅0.5mm〜0.8mm、長さ0.8mm〜1.2mmである。また切削は湿式で行い、水は蒸留水が使用される。このような条件で、少なくとも試験片表面が均一に切削され始めてから5回切削したあとの本体の切削面を観察に使用する。ダイヤモンドナイフは新品、再研磨品あるいはこれらに準ずる刃こぼれが無く切れ味の鋭いものを使用する。   The diamond knife to be used has a blade angle of 45 degrees and a blade width of 2 mm or more. An example of such a diamond knife is Diatom Diamond Knife Ultra 45 °. The cutting conditions were a clearance angle of 6 degrees, a cutting speed of 0.5 mm / sec, a test piece thickness to be cut (feed length) of 100 nm, a test piece area of 0.5 mm to 0.8 mm in width, and a length of 0.8 mm. ~ 1.2 mm. Cutting is performed wet, and distilled water is used as water. Under such conditions, the cut surface of the main body after being cut five times after at least the surface of the test piece starts to be cut uniformly is used for observation. The diamond knife should be new, re-polished or have a sharp edge with no blade spills.

ダイヤモンドナイフで切削を行った試料は、走査型電子顕微鏡用の試料台上にカーボンテープやカーボンペースト等の導電性接着剤を用いて固定し、スパッタコーターによって真空下で膜厚10nmの白金膜を蒸着により成膜する。走査型電子顕微鏡は、明確な像が得られるよう電子銃の種類が電界放出型であるもの(FE−SEM)であり、分解能が2nm以上の装置を使用する。測定条件は、加速電圧10kV、ビームスポット径3.0nm、試料傾斜角度0度、ワーキングディスタンスは5mmとし、検出器は反射電子用を用いる。フォーカス及び非点収差は画像が最も鮮明になるように調整し、倍率をSEM写真一枚(1つの観察領域)あたりの粒子数及び空孔の数の合計が100〜300になるように調整してから測定を行う。無機粒子は樹脂よりも反射電子像が明るく観察されるため、明度とコントラストとを適切に調整することによって無機粒子のカウントが容易となる。無機粒子数及び空孔数のカウントの際には、試料に元々含有されていた気泡をカウントしないように注意する。空孔はダイヤモンドナイフによる切削方向に指向していることから容易に区別することができる。また、複数の空孔が合体して大きな空孔を形成している場合もあるが、このようなケースでは無機粒子のサイズ及び空孔形状と照らし合わせて、複数個の空孔としてカウントする。   A sample cut with a diamond knife is fixed on a sample stage for a scanning electron microscope using a conductive adhesive such as carbon tape or carbon paste, and a platinum film having a thickness of 10 nm is formed under vacuum by a sputter coater. A film is formed by vapor deposition. The scanning electron microscope uses a field emission type (FE-SEM) with a resolution of 2 nm or more so that a clear image can be obtained. The measurement conditions are an acceleration voltage of 10 kV, a beam spot diameter of 3.0 nm, a sample tilt angle of 0 degree, a working distance of 5 mm, and a detector for backscattered electrons. Focus and astigmatism are adjusted so that the image is clearest, and the magnification is adjusted so that the total number of particles and holes per SEM photograph (one observation area) is 100-300. Then measure. Since the reflected electron image of the inorganic particles is observed brighter than that of the resin, the inorganic particles can be easily counted by appropriately adjusting the brightness and contrast. When counting the number of inorganic particles and the number of pores, care is taken not to count bubbles originally contained in the sample. The holes can be easily distinguished from each other because they are oriented in the cutting direction by the diamond knife. In addition, a plurality of holes may be combined to form a large hole. In such a case, the number of holes is counted in comparison with the size and shape of the inorganic particles.

なお、平均包埋率は60%以上であることがより好ましく、65%以上であることが更に好ましい。   The average embedding rate is more preferably 60% or more, and further preferably 65% or more.

ここで、本実施形態の樹脂複合材料は、(A)熱可塑性樹脂100質量部と(B)一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子40〜400質量部とを含む原料を、加熱して溶融し混練する溶融混練工程を、少なくとも経て製造されるものである。   Here, the resin composite material of this embodiment includes (A) 100 parts by mass of a thermoplastic resin and (B) 40 to 400 parts by mass of inorganic particles surface-treated with the surface treatment agent represented by the general formula (I). It is manufactured through at least a melt-kneading step of heating and melting and kneading the raw material to be contained.

このため、本実施形態の樹脂複合材料は、熱可塑性樹脂の高い生産性を活かしながら、従来の熱可塑性樹脂を用いた樹脂複合材料と比べて、耐摩耗性に優れると共に、剛性、寸法安定性、機械的強度、破断エネルギーも高い。ここで、熱可塑性樹脂に対して、単に無機粒子を配合した場合、上記に列挙した各種の効果を得ることが容易となるものの、樹脂複合材料自体は脆くなり、破断エネルギーが低下する。しかしながら、本実施形態の樹脂複合材料では、破断エネルギーも同時に向上させることができる。このような効果が得られる理由の詳細は不明であるが、本発明者は以下のように推定している。すなわち、樹脂マトリックス中に無機粒子が分散している場合、樹脂複合材料の表面を研磨、切削あるいは摺動等すると、無機粒子は表面から比較的容易に脱落する。この理由は、無機粒子と樹脂とでは、共有結合のような強固な化学的な結合が形成できず、無機粒子と、樹脂マトリックスとの間に作用する結合力は、無機粒子のアンカリング効果の弱い分子間力のみである。また、既述したように、熱硬化性樹脂では、重合性単量体の反応基を利用することで、樹脂マトリックスと無機粒子と間に強固な化学的結合(共有結合)を形成することができるが、熱可塑性樹脂では、熱可塑性樹脂と無機粒子との間で、上述したような強固な共有結合の形成が困難である。   For this reason, the resin composite material of the present embodiment is superior in wear resistance, rigidity, and dimensional stability as compared with a resin composite material using a conventional thermoplastic resin, while utilizing the high productivity of the thermoplastic resin. High mechanical strength and breaking energy. Here, when the inorganic particles are simply blended with the thermoplastic resin, it becomes easy to obtain the various effects listed above, but the resin composite material itself becomes brittle and the breaking energy decreases. However, in the resin composite material of this embodiment, the breaking energy can be improved at the same time. Although the details of the reason why such an effect is obtained are unknown, the present inventor estimates as follows. That is, when inorganic particles are dispersed in the resin matrix, when the surface of the resin composite material is polished, cut, or slid, the inorganic particles are removed from the surface relatively easily. This is because the inorganic particles and the resin cannot form a strong chemical bond such as a covalent bond, and the bonding force acting between the inorganic particles and the resin matrix is based on the anchoring effect of the inorganic particles. Only weak intermolecular forces. In addition, as described above, a thermosetting resin can form a strong chemical bond (covalent bond) between a resin matrix and inorganic particles by using a reactive group of a polymerizable monomer. However, with a thermoplastic resin, it is difficult to form a strong covalent bond as described above between the thermoplastic resin and the inorganic particles.

このため、無機粒子と、熱可塑性樹脂からなる樹脂マトリックスとの間に作用する結合力は、分子間力のみである。そして、この点は、高いせん断力のみによって、無機粒子を樹脂マトリックスに分散させる特許文献6に例示される樹脂複合材料においても同様である。すなわち、これら従来の熱可塑性樹脂を用いた樹脂複合材料においては、樹脂マトリックスと無機粒子との界面における接合力は極めて弱いと考えられる。   For this reason, the bonding force acting between the inorganic particles and the resin matrix made of the thermoplastic resin is only an intermolecular force. And this point is the same also in the resin composite material illustrated by patent document 6 which disperse | distributes an inorganic particle to a resin matrix only by a high shear force. That is, in the resin composite materials using these conventional thermoplastic resins, it is considered that the bonding force at the interface between the resin matrix and the inorganic particles is extremely weak.

それゆえ、これらの樹脂複合材料の表面が研磨等された際に、無機粒子に力が加わると、無機粒子は、樹脂マトリックスから容易に脱落してしまうことになる。これに加えて、樹脂複合材料に対して応力が加わった場合には、接合力の最も弱い樹脂マトリックスと無機粒子との界面に応力集中が生じて、界面で容易に破壊が生じてしまう。   Therefore, when the surface of these resin composite materials is polished or the like, if a force is applied to the inorganic particles, the inorganic particles easily fall off from the resin matrix. In addition to this, when stress is applied to the resin composite material, stress concentration occurs at the interface between the resin matrix having the weakest bonding force and the inorganic particles, and breakage easily occurs at the interface.

一方、本実施形態の樹脂複合材料では、その製造に際して、一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子を用いる。なお、以下の説明において、一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理された状態を指す場合は、「表面処理無機粒子」と称し、無機粒子本体そのものを指す場合は、単に「無機粒子」と称す。   On the other hand, in the resin composite material of the present embodiment, inorganic particles surface-treated with the surface treatment agent represented by the general formula (I) are used in the production. In the following description, when the surface treated with the surface treatment agent represented by the general formula (I) is referred to, it is referred to as “surface-treated inorganic particles”, and when referring to the inorganic particle main body itself, it is simply “inorganic. Referred to as “particles”.

ここで、一般式(I)で示される表面処理剤の有機基Rの直鎖部分を構成する原子数は3以上であるため、表面処理剤の分子鎖長は、熱可塑性樹脂分子(高分子鎖)との絡み合いを形成するのに十分な長さを有している。それゆえ、樹脂マトリックスを構成する個々の高分子鎖が、表面層を構成する表面処理剤分子に絡まり易くなる。これに加えて、溶融混練時に加わるせん断力によって、表面処理剤分子と高分子鎖との絡まりが促進される。 Here, since the number of atoms constituting the linear portion of the organic group R 1 of the surface treatment agent represented by the general formula (I) is 3 or more, the molecular chain length of the surface treatment agent is a thermoplastic resin molecule (high It is long enough to form an entanglement with the molecular chain. Therefore, individual polymer chains constituting the resin matrix are easily entangled with the surface treatment agent molecules constituting the surface layer. In addition, the entanglement between the surface treatment agent molecules and the polymer chains is promoted by the shearing force applied during melt-kneading.

さらに、一般式(I)で示される表面処理剤の芳香族基Aは、嵩張りの大きく、更に表面に並んだ表面処理剤分子間でπ-π相互作用によるスタッキング構造を形成しうる基である。また、先に述べたように有機基Rの直鎖部分を構成する原子数は3以上であるため、表面処理剤の分子鎖長は、高分子鎖間を貫通してこれらと絡み合いを形成するのに十分な長さを有している。さらに、有機基Rの嵩張りに対して、芳香族基Aの嵩張りの方が大きくなることから、溶融混練時に加わるせん断力によって、芳香族基Aが高分子鎖間を貫通すれば、立体的アンカー効果を発揮しやすくなるものと推測される。一方、有機基Rの鎖長が長すぎる場合、嵩張りの大きい芳香族基Aと無機粒子表面との間で細長い高分子鎖を挟み込むように保持することが困難になるため、上述した立体的アンカー効果が著しく低下すると予想される。しかし、有機基Rの直鎖部分を構成する原子数を12以下とすることにより、上述したような立体的アンカー効果が低下するのを抑制できると考えられる。 Furthermore, the aromatic group A of the surface treatment agent represented by the general formula (I) is a group that is bulky and can form a stacking structure by π-π interaction between surface treatment agent molecules arranged on the surface. is there. Further, as described above, since the number of atoms constituting the linear portion of the organic group R 1 is 3 or more, the molecular chain length of the surface treatment agent penetrates between the polymer chains and forms entanglements with them. It is long enough to do. Furthermore, since the bulk of the aromatic group A becomes larger than the bulk of the organic group R 1 , if the aromatic group A penetrates between the polymer chains by the shearing force applied during melt kneading, It is presumed that the three-dimensional anchor effect is easily exhibited. On the other hand, when the chain length of the organic group R 1 is too long, it becomes difficult to hold the elongated polymer chain so as to be sandwiched between the bulky aromatic group A and the surface of the inorganic particles. The dynamic anchor effect is expected to be significantly reduced. However, it is considered that the reduction of the steric anchor effect as described above can be suppressed by setting the number of atoms constituting the linear portion of the organic group R 1 to 12 or less.

これに加えて、芳香族基からなる芳香族基Aは、π−π相互作用によって樹脂マトリックスを構成する個々の高分子鎖との相互作用をより強固できると推定される。すなわち、樹脂マトリックスを構成する熱可塑性高分子が、その分子中に芳香環などに起因するπ電子を含む場合、通常の分子間力に基づく接合力以外にも、高分子側のπ電子と、芳香族基Aを構成する芳香族基のπ電子との相互作用に基づく接合力も作用することになる。   In addition to this, it is presumed that the aromatic group A composed of aromatic groups can further strengthen the interaction with the individual polymer chains constituting the resin matrix by the π-π interaction. That is, when the thermoplastic polymer constituting the resin matrix contains π electrons due to an aromatic ring in the molecule, in addition to the bonding force based on the normal intermolecular force, the π electrons on the polymer side, The bonding force based on the interaction of the aromatic group constituting the aromatic group A with the π electron also acts.

したがって、本実施形態の樹脂複合材料では、樹脂複合材料の表面が研磨等された際に、表面処理無機粒子に力が加わっても、表面処理無機粒子は、樹脂マトリックスから容易に脱落するのを抑制できる。これに加えて、樹脂複合材料に対して応力が加わった場合において、樹脂マトリックスと表面処理無機粒子との界面に応力が集中しても、界面での破壊が抑制される。   Therefore, in the resin composite material of the present embodiment, when the surface of the resin composite material is polished or the like, the surface-treated inorganic particles are easily removed from the resin matrix even if force is applied to the surface-treated inorganic particles. Can be suppressed. In addition to this, when stress is applied to the resin composite material, even if the stress is concentrated on the interface between the resin matrix and the surface-treated inorganic particles, destruction at the interface is suppressed.

次に、本実施形態の樹脂複合材料を構成する各成分の詳細について以下に説明する。   Next, the detail of each component which comprises the resin composite material of this embodiment is demonstrated below.

(A)熱可塑性樹脂
熱可塑性樹脂としては、公知の熱可塑性樹脂を利用することができる。ここで、使用する熱可塑性樹脂が結晶性樹脂である場合の融点や非結晶性樹脂である場合の流動化温度は300℃〜500℃の範囲内である。ここで、融点または流動化温度の上限値は、材料選択・入手容易性等の実用上の観点から500℃以下であり、430℃以下であることが好ましく、400℃以下であることがより好ましい。また、熱可塑性樹脂と無機粒子とを溶融混合する加熱温度(溶融温度)は、樹脂複合材料の耐熱性を向上させたい場合は、溶融温度を200℃以上とすることが好ましい。このため熱可塑性樹脂の融点または流動化温度は上記耐熱性の観点からは、300℃以上である。また、熱可塑性樹脂は、耐熱性、耐久性が高いことからガラス転移温度が100℃以上であることが好ましく、200℃以上であることがより好ましい。一方、融点や流動化温度、さらにはガラス転移温度がより低い場合、熱可塑性樹脂自体の耐摩耗性、剛性、寸法安定性、機械的強度は、より低下する。しかしながら、かかる場合において、表面処理無機粒子を添加した場合、これら機械的特性については、これら物性値がより高いときと比較して、より顕著な改善効果を得ることが容易となる。さらに、熱可塑性樹脂は、融点または流動化温度以上500℃以下の範囲において、キャピラリー式粘度計により測定される溶融粘度、すなわち、剪断速度が1000(1/s)のときの剪断粘度が10Pa・s〜10000Pa・sの範囲を示す領域があるものが好ましく、250Pa・s〜1000Pa・sの範囲を示す領域があるものがより好ましい。このような溶融粘度は、熱可塑性樹脂と無機粒子との混練及び得られる樹脂複合材料の成形のし易さに優れており、溶融温度はこの範囲から採択するのが好ましい。
(A) Thermoplastic resin As a thermoplastic resin, a well-known thermoplastic resin can be utilized. Here, the melting point when the thermoplastic resin used is a crystalline resin and the fluidization temperature when it is an amorphous resin are in the range of 300 ° C to 500 ° C. Here, the upper limit of the melting point or flow temperature is 500 ° C. or less from the viewpoint practical, such as material selection, availability, it is good Mashiku is 430 ° C. or less, it is 400 ° C. or less More preferred. Also, the heating temperature for melt-mixing a thermoplastic resin and inorganic particles (melting temperature), in order to improve the heat resistance of the tree fat composite material is preferably the melting temperature and 200 ° C. or higher. Melting or fluidization temperatures of the order thermoplastic resin in view of the above Symbol heat resistance, is 3 00 ° C. or higher. In addition, since the thermoplastic resin has high heat resistance and durability, the glass transition temperature is preferably 100 ° C. or higher, and more preferably 200 ° C. or higher. On the other hand, when the melting point, fluidization temperature, and glass transition temperature are lower, the abrasion resistance, rigidity, dimensional stability, and mechanical strength of the thermoplastic resin itself are further lowered. However, in such a case, when surface-treated inorganic particles are added, it is easy to obtain a more remarkable improvement effect with respect to these mechanical properties than when these physical property values are higher. Furthermore, the thermoplastic resin has a melt viscosity measured by a capillary viscometer in the range of the melting point or fluidization temperature to 500 ° C., that is, the shear viscosity at a shear rate of 1000 (1 / s) is 10 Pa · What has the area | region which shows the range of s-10000Pa * s is preferable, and what has the area | region which shows the range of 250Pa * s-1000Pa * s is more preferable. Such a melt viscosity is excellent in kneading of a thermoplastic resin and inorganic particles and molding of the resulting resin composite material, and the melting temperature is preferably selected from this range.

また、芳香族基Aが、1価のスチレンなどのように重合可能な炭素−炭素二重結合を含む場合にも溶融温度を200℃以上とすることが好ましい。熱可塑性樹脂と表面処理された無機粒子とを用いて溶融混練する際に、重合可能な炭素−炭素二重結合同士を重合反応させるために、少なくとも200℃以上の温度が必要になるためである。また、この場合、溶融混練時に、重合可能な炭素−炭素二重結合同士が反応することで、無機粒子表面に形成される表面処理剤からなる表面層は、網目構造を持つことになる。それゆえ、溶融混練する際に、当該網目構造と熱可塑性樹脂分子との絡み合い構造が形成される。したがって、表面処理無機粒子が、樹脂マトリックスから容易に脱落するのをより一層抑制できる。これに加えて、樹脂複合材料に対して応力が加わった場合において、樹脂マトリックスと表面処理無機粒子との界面に応力が集中しても、界面での破壊もより一層抑制できる。   Also, when the aromatic group A contains a polymerizable carbon-carbon double bond such as monovalent styrene, the melting temperature is preferably 200 ° C. or higher. This is because a temperature of at least 200 ° C. is required in order to polymerize the polymerizable carbon-carbon double bonds when melt kneading using the thermoplastic resin and the surface-treated inorganic particles. . In this case, the surface layer made of the surface treatment agent formed on the surface of the inorganic particles has a network structure because the polymerizable carbon-carbon double bonds react with each other during melt kneading. Therefore, an entangled structure between the network structure and the thermoplastic resin molecules is formed during melt kneading. Therefore, the surface-treated inorganic particles can be further suppressed from easily falling off from the resin matrix. In addition, when stress is applied to the resin composite material, even if the stress is concentrated on the interface between the resin matrix and the surface-treated inorganic particles, the breakage at the interface can be further suppressed.

また、熱可塑性樹脂としては直鎖型の熱可塑性樹脂が好ましい。また、耐熱性や機械的強度が高いことから熱可塑性樹脂としては主鎖がアリーレン基を有する構造を持つものが用いられる。また、溶融混練時に加わるせん断力によって、芳香族基Aが高分子鎖間を貫通して立体的アンカー効果を発揮すると考えられることから、該アリーレン基は置換基を有さないことが好ましい。 The thermoplastic resin has preferably a thermoplastic resin linear. Further , since the heat resistance and mechanical strength are high, a thermoplastic resin having a structure in which the main chain has an arylene group is used . Further, since it is considered that the aromatic group A penetrates between the polymer chains and exhibits a steric anchor effect due to the shearing force applied during melt-kneading, the arylene group preferably has no substituent.

また、熱可塑性樹脂の分子構造としては、直鎖状で立体障害が少ない構造であることが好ましく、低分子量であるのが好ましく、流動性が高いことが好ましい。これらの特徴はいずれも、溶融混練時に無機粒子表面を覆う表面処理剤分子を構成する芳香族基Aが熱可塑性樹脂分子間を貫通して立体的アンカー効果を発揮させ易くなると考えられる。熱可塑性樹脂を具体的に例示すると、ポリアリレート(PAR)、ポリサルフォン(PSF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)などの芳香族ポリエーテルケトン樹脂、芳香族ポリイミド(PI)などを用いることができる。 Further, the molecular structure of the thermoplastic resin is preferably a linear structure with little steric hindrance, preferably has a low molecular weight, and preferably has high fluidity. All of these characteristics are considered that the aromatic group A constituting the surface treatment agent molecule that covers the surface of the inorganic particles during melt-kneading easily penetrates between the thermoplastic resin molecules and exhibits a three-dimensional anchor effect. When specific examples of the thermoplastic resin, Po Riarireto (PA R), a port Risarufon (PSF), aromatic polyether ketone resins such as polyether ether ketone (PEEK), Kaoru aromatic polyimide (P I) Can be used.

これらの樹脂の中でも、特に高い機械的強度(圧縮応力、引っ張り応力、疲労、磨耗など)、耐薬品性、耐水性、耐着色性を有することから、ベンゼン環が結合基(エーテル基およびケトン基)を介して直鎖状に結合した構造を有する芳香族ポリエーテルケトン樹脂を用いることが好ましい。ここで、芳香族ポリエーテルケトン樹脂としては、直鎖状主鎖を構成する互いに隣接するベンゼン環とベンゼン環と結合する結合基として、エーテル基とケトン基を交互に配置した基本的な直鎖状構造を持つポリエーテルケトン(polyetherketone、PEK)、エーテル基・エーテル基・ケトン基の順に結合基を配置したポリエーテルエーテルケトン(polyetheretherketone,PEEK)、エーテル基・ケトン基・ケトン基の順に結合基を配置したポリエーテルケトンケトン(polyetherketoneketone,PEKK)、エーテル基・エーテル基・ケトン基・ケトン基の順に結合基を配置したポリエーテルエーテルケトンケトン(polyetheretherketoneketone,PEEKK)、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン(PEKEKK)などが挙げられる。なお、これらのポリエーテルケトン樹脂の中でもポリエーテルエーテルケトンを用いることが好ましい。これらの樹脂はいずれも直鎖型でベンゼン環にも置換基を有さず、高分子鎖が嵩張りの大きな構造を有していない。このため溶融混練時に無機粒子表面を覆う表面処理剤分子を構成する芳香族基Aが熱可塑性樹脂分子間を貫通して立体的アンカー効果を発揮し易くなると考えられる。また、樹脂としては、2種類以上の樹脂を適宜混合して用いることができる。   Among these resins, the benzene ring has a bonding group (ether group and ketone group) because it has particularly high mechanical strength (compression stress, tensile stress, fatigue, wear, etc.), chemical resistance, water resistance, and color resistance. It is preferable to use an aromatic polyether ketone resin having a structure bonded in a straight chain via Here, as the aromatic polyetherketone resin, a basic straight chain in which ether groups and ketone groups are alternately arranged as a linking group that bonds to a benzene ring and a benzene ring adjacent to each other constituting the linear main chain. Polyetherketone (PEEK) having a chain structure, polyetheretherketone (polyetherketone, PEEK) in which bonding groups are arranged in the order of ether group, ether group, and ketone group, and bonding group in the order of ether group, ketone group, and ketone group Polyetherketoneketone (Polyetherketoneketone, PEKK), Polyetheretherketoneketone (Polyetherketoneketone) with a bonding group in the order of ether group, ether group, ketone group, and ketone group , PEEKK), polyether ketone ether ketone ketone (PEKEKK), and the like. Of these polyetherketone resins, polyetheretherketone is preferably used. These resins are all linear and have no substituent on the benzene ring, and the polymer chain does not have a large bulky structure. For this reason, it is considered that the aromatic group A constituting the surface treatment agent molecule that covers the surface of the inorganic particles during melt kneading easily penetrates between the thermoplastic resin molecules and exhibits a three-dimensional anchor effect. Further, as the resin, two or more kinds of resins can be appropriately mixed and used.

熱可塑性樹脂の分子量は、適宜選択することができるが以下に説明する点に留意して選択することが好ましい。通常、熱可塑性樹脂の分子量が大きくなるほど機械的特性は良くなる傾向になるが、一方で可塑化した熱可塑性樹脂の流動性は低下する傾向になり、多くの無機粒子を配合するのは困難になる場合がある。また、可塑化した熱可塑性樹脂の流動性が低いほど本実施形態の樹脂複合材料を製造する際に実施される溶融混練工程や、その他必要に応じて実施される押出工程や射出成形工程などの種々の工程における製造装置への負荷が高まるため、安定製造が難しくなる場合がある。しかし、熱可塑性樹脂の流動性が低いほど、熱可塑性樹脂と無機粒子との混練の効率がより高くなり、平均包埋率を高くすることができる。したがって、これらのバランスを考慮して熱可塑性樹脂の分子量を選択するのが好ましい。   The molecular weight of the thermoplastic resin can be selected as appropriate, but is preferably selected in consideration of the points described below. Usually, the mechanical properties tend to improve as the molecular weight of the thermoplastic resin increases, but the fluidity of the plasticized thermoplastic resin tends to decrease, making it difficult to blend many inorganic particles. There is a case. In addition, as the fluidity of the plasticized thermoplastic resin is lower, the melt-kneading process performed when the resin composite material of the present embodiment is manufactured, the extrusion process or the injection molding process performed as necessary, etc. Since the load on the manufacturing apparatus in various processes increases, stable manufacturing may be difficult. However, the lower the fluidity of the thermoplastic resin, the higher the efficiency of kneading the thermoplastic resin and inorganic particles, and the higher the average embedding rate. Therefore, it is preferable to select the molecular weight of the thermoplastic resin in consideration of these balances.

(B)表面処理無機粒子
表面処理無機粒子を構成する無機粒子としては、公知の無機粒子であれば特に限定されない。ここで、無機粒子の材質としては具体的には、たとえば、非晶質シリカ、ホウケイ酸ガラス、ソーダガラス、アルミノシリケートガラス、およびフルオロアルミノシリケートガラス、重金属(たとえばバリウム、ストロンチウム、ジルコニウム)を含むガラス;それらのガラスに結晶を析出させた結晶化ガラス、ディオプサイド、リューサイト等の結晶を析出させた結晶化ガラス等のガラスセラミックス;シリカ−ジルコニア、シリカ−チタニア、シリカ−アルミナ等の複合無機酸化物;あるいはそれらの複合酸化物にI族金属酸化物を添加した酸化物;シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の金属無機酸化物;等が使用できる。無機粒子のガラス転移点、変態温度および融点は、熱可塑性樹脂の成形温度よりも100℃以上高いことが好ましい。
(B) Surface-treated inorganic particles The inorganic particles constituting the surface-treated inorganic particles are not particularly limited as long as they are known inorganic particles. Here, the material of the inorganic particles specifically includes, for example, amorphous silica, borosilicate glass, soda glass, aluminosilicate glass, and fluoroaluminosilicate glass, glass containing heavy metals (for example, barium, strontium, zirconium). ; Glass ceramics such as crystallized glass in which crystals are precipitated on these glasses, crystallized glass in which crystals such as diopside and leucite are precipitated; composite inorganic such as silica-zirconia, silica-titania, silica-alumina, etc. An oxide; or an oxide obtained by adding a group I metal oxide to a composite oxide thereof; a metal inorganic oxide such as silica, alumina, titania, zirconia; and the like can be used. The glass transition point, transformation temperature and melting point of the inorganic particles are preferably higher by 100 ° C. or more than the molding temperature of the thermoplastic resin.

上記に列挙した無機粒子の材質のうち、シランカップリング反応を利用した表面処理によって容易に官能基を導入することができ、表面処理剤と無機粒子との間に強固な共有結合が形成できることから、シリカ、あるいはシリカを主成分とする金属複合酸化物が特に好ましい。ここで、主成分とは、シリカ成分を50質量%以上含むことを意味し、金属複合酸化物中にシリカは80質量%以上含まれることが好ましい。また、熱可塑性樹脂/無機粒子界面での相互作用を強固にするためには界面積、すなわち無機粒子の比表面積は2.0m/g以上20m/g未満であることが好ましく、5.0m/g〜10.0m/gであることがより好ましい。また、粒子形状も特に制限無く、真球型、略球型、数珠型、ディンプル型、金平糖型、雲型、葡萄型、繊維型などの形状が使用可能であり、最も簡便には破砕型の不定形無機粒子が好適に使用される。 Among the inorganic particle materials listed above, functional groups can be easily introduced by surface treatment using a silane coupling reaction, and a strong covalent bond can be formed between the surface treatment agent and the inorganic particles. Silica or a metal composite oxide mainly composed of silica is particularly preferable. Here, the main component means that 50% by mass or more of the silica component is contained, and it is preferable that 80% by mass or more of silica is contained in the metal composite oxide. In order to strengthen the interaction at the thermoplastic resin / inorganic particle interface, the interfacial area, that is, the specific surface area of the inorganic particles is preferably 2.0 m 2 / g or more and less than 20 m 2 / g. more preferably 0m 2 /g~10.0m 2 / g. Also, there is no particular limitation on the particle shape, and shapes such as a true sphere shape, a substantially spherical shape, a bead shape, a dimple shape, a confetti shape, a cloud shape, a cocoon shape, and a fiber shape can be used. Amorphous inorganic particles are preferably used.

無機粒子表面において表面処理剤が反応可能な活性基(例えば、シラノール基のような水酸化金属基)の存在頻度は多いほど好ましい。これは、表面処理されることによって導入される官能基の距離が近接することで、より強固な架橋構造を構築できるためであると考えられる。このような無機粒子を製造するためには、750〜950℃の比較的低温で焼成を行い、表面のシラノール基をなるべく残留させるように製造されたものが好ましい。例えば、このような無機粒子の製造方法としては、好適には、特開昭58−110414号公報や特開昭58−156524号公報などに例示されるゾルゲル法を利用することで得ることができる。また、表面処理剤の反応活性の高さから、反応可能活性基としてシラノール基が多く存在するように、シリカによって表面が覆われている無機粒子を使用することがより好ましい。この場合、シリカを原料として用いる事が容易であるが、他の無機粒子の表面をシリカコート処理する事によってシラノール基を導入することが可能である。このとき、シリカコート層の厚みは透過型顕微鏡観察で測定して3nm以上であることが好ましい。このようなシリカコートの方法は、例えば特開2008−7381号公報に開示されている方法を用いることができる。   It is preferable that the presence of active groups (for example, metal hydroxide groups such as silanol groups) capable of reacting with the surface treatment agent on the surface of the inorganic particles is higher. This is considered to be because a stronger cross-linked structure can be constructed when the distance between the functional groups introduced by the surface treatment is close. In order to produce such inorganic particles, those produced by firing at a relatively low temperature of 750 to 950 ° C. so that silanol groups on the surface remain as much as possible are preferable. For example, as a method for producing such inorganic particles, it can be preferably obtained by using a sol-gel method exemplified in JP-A Nos. 58-110414 and 58-156524. . Further, it is more preferable to use inorganic particles whose surface is covered with silica so that many silanol groups exist as reactive active groups because of the high reaction activity of the surface treatment agent. In this case, it is easy to use silica as a raw material, but it is possible to introduce a silanol group by subjecting the surface of other inorganic particles to silica coating treatment. At this time, the thickness of the silica coat layer is preferably 3 nm or more as measured by transmission microscope observation. As such a silica coating method, for example, a method disclosed in JP-A-2008-7381 can be used.

なお、本実施形態の樹脂複合材料を歯科用材料として利用する場合には、歯質に近い透明性を付与しやすいこと、生体に対して為害性の少ないことなどから、無機粒子の材質としては、シリカ、ジルコニアおよび二酸化チタンが好適である。無機粒子としてジルコニアを選択した場合、本実施形態の樹脂複合材料の弾性率及び硬度を、他の無機粒子を選択した場合よりも高くする事ができ、成形体の特性をより金属材料に近いものとすることができることから好ましい。また、無機粒子の形状は、特に限定されず、球状、略球状、不定形状、針状、凝集状、クラスター状等、適宜選択できるが、一般的には、球状あるいは略球状やこれらを熱処理等により凝集させた粉体を用いる事が好ましい。   In addition, when using the resin composite material of the present embodiment as a dental material, it is easy to impart transparency close to the tooth, and it is less harmful to the living body. Silica, zirconia and titanium dioxide are preferred. When zirconia is selected as the inorganic particles, the elastic modulus and hardness of the resin composite material of this embodiment can be made higher than when other inorganic particles are selected, and the properties of the molded body are closer to those of metal materials. This is preferable. Further, the shape of the inorganic particles is not particularly limited, and may be appropriately selected from spherical, substantially spherical, indefinite shape, needle shape, aggregated shape, cluster shape, and the like. It is preferable to use a powder agglomerated by.

また、無機粒子の表面は、一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理される。表面処理剤を構成する芳香族基Aとしては、フェニル基、フェノキシ基、フェニルアミノ基、ベンゾフェノン基、ヒドロキシベンゾフェノン基などの芳香環数が1個の単環系炭化水素基、ビフェニル基などの芳香環数が2個の非縮合多環系炭化水素基、ナフチル基などの芳香環数が2個の縮合多環系炭化水素基などが挙げられる。なお、非縮合多環系炭化水素基とは、一方の芳香環を構成する炭素原子と他方の芳香環を構成する炭素原子とが直接結合を形成している基を意味する。また、これらの芳香族基は、重合可能な炭素−炭素二重結合を有する置換基を有していてもよい。このような置換基としては、ビニル基、(メタ)アクリル基、(メタ)アクリルアミド基などを含む不飽和脂肪族基が挙げられる。   Further, the surface of the inorganic particles is surface-treated with a surface treatment agent represented by the general formula (I). As the aromatic group A constituting the surface treating agent, a monocyclic hydrocarbon group having one aromatic ring such as a phenyl group, a phenoxy group, a phenylamino group, a benzophenone group, and a hydroxybenzophenone group, an aromatic group such as a biphenyl group Examples thereof include a non-condensed polycyclic hydrocarbon group having 2 rings and a condensed polycyclic hydrocarbon group having 2 aromatic rings such as a naphthyl group. The non-condensed polycyclic hydrocarbon group means a group in which a carbon atom constituting one aromatic ring and a carbon atom constituting the other aromatic ring form a direct bond. Further, these aromatic groups may have a substituent having a polymerizable carbon-carbon double bond. Such substituents include unsaturated aliphatic groups including vinyl groups, (meth) acrylic groups, (meth) acrylamide groups, and the like.

は直鎖部分を構成する原子数が3〜12の有機基であり、熱可塑性樹脂分子との絡み合い構造を形成しやすいことから側鎖部分も有する分岐型ではなく、直鎖型であることが特に好ましい。また、同様の理由から直鎖部分を構成する原子数は3〜6であることが好ましく、4〜6であることが最も好ましい。Rの鎖長が短すぎると、熱可塑性樹脂分子と絡み合うことが困難となる上に、立体的アンカー効果も得られ難くなり、鎖長が長すぎると十分な補強効果が得られにくくなる。なお、有機基Rの直鎖部分を構成する原子は、通常、炭素原子のみから構成されるが、エーテル結合を形成する酸素原子等のヘテロ原子が含まれていてもよい。ここで、直鎖部分を構成する原子数が3である場合の有機基Rの一例としては、たとえば、−CH−CH−CH−、−CH−CH−O−、などを挙げることができる。Rとしては、代表的には、直鎖型のアルキレン基(主鎖を構成する炭素原子の少なくとも1つを、酸素原子等のヘテロ原子に置換した場合も含む)が挙げられる。 R 1 is an organic group having 3 to 12 atoms constituting the straight chain portion, and is not a branched type having a side chain portion because it easily forms an entangled structure with a thermoplastic resin molecule, but is a straight chain type. It is particularly preferred. For the same reason, the number of atoms constituting the straight chain portion is preferably 3 to 6, and most preferably 4 to 6. If the chain length of R 1 is too short, it will be difficult to entangle with the thermoplastic resin molecules, and it will be difficult to obtain a three-dimensional anchor effect, and if the chain length is too long, it will be difficult to obtain a sufficient reinforcing effect. Incidentally, the atoms constituting the straight chain moiety of the organic group R 1 is typically consists of only carbon atoms and may contain heteroatoms such as oxygen atom forming an ether bond. Here, as an example of the organic group R 1 in the case the number of atoms constituting the straight chain moiety is 3, for example, -CH 2 -CH 2 -CH 2 - , - CH 2 -CH 2 -O-, etc. Can be mentioned. R 1 typically includes a linear alkylene group (including a case where at least one carbon atom constituting the main chain is substituted with a hetero atom such as an oxygen atom).

mは0、1、または2の整数を取ることができるが、mが小さい場合(すなわちnが大きい場合)、シラノール基同士の縮合反応によって表面の立体構造が複雑化し、立体的アンカー効果の発揮が困難になると予想されることから、m=1(n=2)であることが好ましい。   m can take an integer of 0, 1, or 2, but when m is small (ie, when n is large), the three-dimensional structure of the surface is complicated by the condensation reaction between silanol groups, and the three-dimensional anchor effect is exhibited. Therefore, it is preferable that m = 1 (n = 2).

このような表面処理剤を例示すれば、フェノキシプロピルトリクロロシラン、フェノキシプロピルメチルジクロロシラン、フェノキシプロピルジメチルクロロシラン、ベンゾイルプロピルトリメトキシシラン、フェニルアミノプロピルトリメトキシシラン、3−フェニルプロピルメチルジコロロシラン、4−フェニルブチルトリクロロシラン、4−フェニルブチルメチルジクロロシラン、11−フェノキシウンデシルトリクロロシラン、2−ヒドロキシ−4−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)ジフェニルケトン、6−フェニルヘキシルジメチルクロロシラン、N−1−フェニルエチル−N‘−トリエトキシシリルプロピルウレア、3−(4−メタクリロイロキシフェニル)プロピルトリメトキシシラン、3−(4−メタクリロイロキシフェニル)プロピルトリクロロシラン、3−(4−メタクリロイロキシフェニル)プロピルトリイソシアナトシラン、スチリルプロピルトリメトキシシラン、3−(N−スチリルメチル−2−アミノエチルアミノ)−プロピルトリメトキシシラン、(メタクリロイロキシメチル)フェニルブチルトリメトキシシラン等を挙げることができる。   Examples of such surface treatment agents include phenoxypropyltrichlorosilane, phenoxypropylmethyldichlorosilane, phenoxypropyldimethylchlorosilane, benzoylpropyltrimethoxysilane, phenylaminopropyltrimethoxysilane, 3-phenylpropylmethyldicololosilane, 4 -Phenylbutyltrichlorosilane, 4-phenylbutylmethyldichlorosilane, 11-phenoxyundecyltrichlorosilane, 2-hydroxy-4- (3-triethoxysilylpropoxy) diphenyl ketone, 6-phenylhexyldimethylchlorosilane, N-1- Phenylethyl-N′-triethoxysilylpropylurea, 3- (4-methacryloyloxyphenyl) propyltrimethoxysilane, 3- (4-methacryloyloxypheny ) Propyltrichlorosilane, 3- (4-methacryloyloxyphenyl) propyltriisocyanatosilane, styrylpropyltrimethoxysilane, 3- (N-styrylmethyl-2-aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane, (methacryloyl) Roxymethyl) phenylbutyltrimethoxysilane and the like.

表面処理剤が無機粒子表面に規則的な構造を形成するためには、表面処理剤が単層で被覆されることが好ましい。表面処理剤を無機粒子表面に完全に単層で被覆することは困難であるが、表面処理剤の最小被覆面積と無機粒子の比表面積の関係から、おおよその最適量の予測することは可能である。すなわち、最適表面処理剤量(理論量)は、無機粒子の重量と無機粒子の比表面積との乗算値を表面処理剤の最小被覆面積で除する事によって算出することができる。そして、この理論量に対して0.7〜1.2の範囲にあることが好ましい。   In order for the surface treatment agent to form a regular structure on the surface of the inorganic particles, the surface treatment agent is preferably coated with a single layer. Although it is difficult to completely coat the surface of the inorganic particles on the surface of the inorganic particles, it is possible to predict the approximate optimum amount from the relationship between the minimum surface area of the surface treatment agent and the specific surface area of the inorganic particles. is there. That is, the optimum surface treatment agent amount (theoretical amount) can be calculated by dividing the product of the weight of the inorganic particles and the specific surface area of the inorganic particles by the minimum surface area of the surface treatment agent. And it is preferable that it exists in the range of 0.7-1.2 with respect to this theoretical amount.

表面処理剤は、単独で用いてもよく、2種類以上を混合して使用することもできる。また、無機粒子の表面を表面処理剤により表面処理する場合、無機粒子100質量部に対して、表面処理剤を1質量部〜10質量部の割合で使用することが好ましい。表面処理の方法としては、公知の方法を特に限定されずに用いることができる。例えば、無機粒子を攪拌羽などで激しく攪拌しながら表面処理剤をスプレー添加する方法、適当な溶媒へ無機粒子を分散させ、表面処理剤を溶解させた後、溶媒を除去する方法、あるいは水溶液中で表面処理剤のアルコキシ基を酸触媒により加水分解してシラノール基へ変換し、該水溶液中で無機粒子表面に付着させた後、スプレードライなどの方法で水を除去する方法、適当な分散媒中に無機粒子を分散させ、表面処理剤を溶解して、リフラックスを行った後に無機粒子を濾別、分級回収する方法等が挙げられる。なお、いずれの方法においても、通常、好ましくは50〜200℃の範囲、より好ましくは100℃〜150℃の範囲で加熱することにより、無機粒子表面と表面処理剤との反応を促進させ、耐久性の高い表面処理を行うことができる。   A surface treating agent may be used independently and can also be used in mixture of 2 or more types. Moreover, when surface-treating the surface of an inorganic particle with a surface treating agent, it is preferable to use a surface treating agent in the ratio of 1 mass part-10 mass parts with respect to 100 mass parts of inorganic particles. As the surface treatment method, a known method can be used without particular limitation. For example, a method of spraying the surface treatment agent while stirring the inorganic particles vigorously with a stirring blade, a method of dispersing the inorganic particles in an appropriate solvent, dissolving the surface treatment agent, and removing the solvent, or in an aqueous solution In this method, the alkoxy group of the surface treatment agent is hydrolyzed with an acid catalyst to be converted into a silanol group, adhered to the surface of the inorganic particles in the aqueous solution, and then water is removed by a method such as spray drying, an appropriate dispersion medium. Examples thereof include a method in which inorganic particles are dispersed therein, a surface treatment agent is dissolved, and after refluxing, the inorganic particles are separated by filtration and classified and recovered. In any method, the reaction between the surface of the inorganic particles and the surface treatment agent is promoted by heating preferably in the range of preferably 50 to 200 ° C, more preferably in the range of 100 to 150 ° C. A highly functional surface treatment can be performed.

また、表面処理無機粒子(あるいは無機粒子)の平均粒子径は特に限定されないが、0.05μm以上15μm以下の範囲内であることが好ましく、0.2μm以上5μm以下の範囲内であることがより好ましく、0.3μm以上0.6μm以下の範囲内であることが最も好ましい。平均粒子径が0.05μm以上であれば、表面処理無機粒子の凝集を防いで、樹脂マトリックス中に表面処理無機粒子を分散含有させることが容易となる。また、平均粒子径を15μm以下とすることにより、樹脂複合材料全体として、材質の均一性を保つことができる。なお、2種類以上の表面処理無機粒子を用いる場合は、各々の表面無機粒子の平均粒子径は同一であってもよく、異なっていてもよいが、いずれの平均粒子径も0.05μm以上15μm以下の範囲内であることが好ましい。なお、ここでいう平均粒子径とは、粒度分布計測定による体積分率でのD50値を指す。   The average particle diameter of the surface-treated inorganic particles (or inorganic particles) is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.05 μm to 15 μm, and more preferably in the range of 0.2 μm to 5 μm. Preferably, it is in the range of 0.3 μm or more and 0.6 μm or less. When the average particle diameter is 0.05 μm or more, the surface-treated inorganic particles are prevented from agglomerating and the surface-treated inorganic particles can be easily dispersed and contained in the resin matrix. Moreover, the uniformity of a material can be maintained as the whole resin composite material by making an average particle diameter into 15 micrometers or less. When two or more kinds of surface-treated inorganic particles are used, the average particle diameter of each surface inorganic particle may be the same or different, but any average particle diameter is 0.05 μm or more and 15 μm. It is preferable to be within the following range. In addition, the average particle diameter here refers to D50 value in the volume fraction by particle size distribution meter measurement.

また、樹脂100質量部に対する表面処理無機粒子の配合量は、40質量部〜400質量部の範囲内であり、60質量部〜300質量部の範囲内であることが好ましく、80質量部〜150質量部の範囲内であることがより好ましい。配合量を40質量部以上とすることにより、従来の樹脂複合材料と同様に、機械的強度の向上や、優れた寸法安定性を得ることができるほか、表面処理無機粒子の配合量が多いほど、混練の効率が向上し界面反応を促進して平均包埋率を高くする事ができる。また、配合量を400質量部以下とすることにより、表面処理無機粒子同士の凝集を防止したり、あるいは、分散不良を抑制することが容易となる。   Moreover, the compounding quantity of the surface treatment inorganic particle with respect to 100 mass parts of resin exists in the range of 40 mass parts-400 mass parts, and it is preferable in the range of 60 mass parts-300 mass parts, and 80 mass parts-150. More preferably within the range of parts by mass. By setting the blending amount to 40 parts by mass or more, the mechanical strength can be improved and excellent dimensional stability can be obtained as in the case of the conventional resin composite material, and as the blending amount of the surface-treated inorganic particles increases. Thus, the efficiency of kneading can be improved and the interfacial reaction can be promoted to increase the average embedding rate. Moreover, it becomes easy to prevent aggregation of surface treatment inorganic particles or to suppress a dispersion | distribution defect by making a compounding quantity into 400 mass parts or less.

(C)その他の成分
なお、樹脂複合材料には、樹脂複合材料の使用目的に応じてその他の成分を適宜添加することができ、たとえば、帯電防止剤、紫外線吸収剤、顔料、着色剤等を添加することができる。
(C) Other components In addition, other components can be appropriately added to the resin composite material depending on the purpose of use of the resin composite material. For example, an antistatic agent, an ultraviolet absorber, a pigment, a colorant, etc. Can be added.

(樹脂複合材料の製造方法)
本実施形態の樹脂複合材料は、既述したように、熱可塑性樹脂と表面処理無機粒子とを含む原料を、加熱して溶融し混練する溶融混練工程を少なくとも経て製造される。なお、溶融混練工程における加熱温度(溶融温度)は、使用する熱可塑性樹脂の融点または流動化温度以上、熱分解温度以下の温度域で適宜選択すればよいが、樹脂複合材料の耐熱性を向上させる観点からは200℃以上とするのが好ましい。溶融混練工程において用いる装置としては、公知の溶融混練装置であれば特に限定されず、たとえば、加熱装置付きミキサー、単軸溶融混練装置や、二軸溶融混練装置などを用いることができる。溶融混練工程において用いる装置としては好適には二軸押出し成形機が使用される。二軸押出し成形機の仕様、スクリュー形状や運転条件は目的に応じて任意に選択してよいが、スクリュー回転数が高く混練物へ負荷される圧力が大きいほど、表面処理無機粒子の平均包埋率を高くする事ができる。これは、熱可塑性樹脂と表面処理無機粒子の界面反応が進み、熱可塑性樹脂分子と表面処理無機粒子の表面層との間で分子鎖同士の絡み合いがより効果的に進行するためだと考えられる。
(Production method of resin composite material)
As described above, the resin composite material of this embodiment is manufactured through at least a melt-kneading step of heating and melting and kneading a raw material containing a thermoplastic resin and surface-treated inorganic particles. The heating temperature in melt-kneading step (melting temperature), higher than the melting point or flow temperature of the thermoplastic resin to be used may be appropriately selected in a temperature range below the thermal decomposition temperature, but the heat resistance of the tree fat composites From the viewpoint of improvement, the temperature is preferably 200 ° C. or higher. The apparatus used in the melt-kneading step is not particularly limited as long as it is a known melt-kneader, and for example, a mixer with a heating device, a single-axis melt-kneader, a biaxial melt-kneader or the like can be used. As a device used in the melt-kneading step, a twin screw extruder is preferably used. The specifications of the twin screw extruder, screw shape and operating conditions may be arbitrarily selected according to the purpose, but the average embedding of the surface-treated inorganic particles increases as the screw rotation speed increases and the pressure applied to the kneaded product increases. The rate can be increased. This is thought to be because the interfacial reaction between the thermoplastic resin and the surface-treated inorganic particles proceeds, and the entanglement of the molecular chains proceeds more effectively between the thermoplastic resin molecules and the surface layer of the surface-treated inorganic particles. .

また、溶融混練工程を経た後は、必要に応じて各種の後工程を実施してもよい。たとえば、溶融混練工程を経た直後の高温状態の溶融混練物をそのまま射出成形や押出成形などにより所定の形状に成形することができる。また、溶融混練工程を経た直後の高温状態の溶融混練物を、一旦、ペレット状、パウダー状あるいはブロック状等の2次加工用部材に成形した後、これらの2次加工用部材を用いてさらに、射出成形、押出成形、レーザーフォーミング、切断加工、切削加工、研磨加工等の各種加工を実施してもよい。   Further, after the melt-kneading process, various post-processes may be performed as necessary. For example, a high-temperature melt-kneaded product immediately after the melt-kneading step can be directly molded into a predetermined shape by injection molding or extrusion molding. Moreover, after the melt-kneaded material in a high-temperature state immediately after the melt-kneading step is once formed into a secondary processing member such as a pellet, powder, or block, the secondary processing member is further used. Various processes such as injection molding, extrusion molding, laser forming, cutting, cutting, and polishing may be performed.

本実施形態の樹脂複合材料の製造に際しては溶融混練工程を経た後、通常、射出成形、押出成形、圧縮成形などの各種の成形法にて所定の形状を有する成形体を得る。この際に、金型において急速に冷却することによって成形体の生産性を高める事ができる。このような場合、急速に冷却されたことにより成形体内部に残存応力が発生することがある。これに加えて、熱可塑性樹脂として結晶性樹脂を用いる場合には、結晶性樹脂の結晶構造が理想的に形成されない場合がある。これらの問題を解決するために、本実施形態の樹脂複合材料の製造方法では、必要に応じて得られた成形体に対して熱処理を実施しても良い。熱処理を行う事によって、成形体内部の残存応力を開放する事ができる。また、熱可塑性樹脂として結晶性樹脂を用いた場合は、急冷によってガラス化した樹脂の再結晶化を熱処理によって促進する事ができ、結果として成形体の機械的強度を高くする事ができる。   In the production of the resin composite material of the present embodiment, after undergoing a melt-kneading step, a molded body having a predetermined shape is usually obtained by various molding methods such as injection molding, extrusion molding, and compression molding. At this time, the productivity of the molded body can be increased by rapidly cooling the mold. In such a case, residual stress may be generated inside the compact due to rapid cooling. In addition, when a crystalline resin is used as the thermoplastic resin, the crystalline structure of the crystalline resin may not be ideally formed. In order to solve these problems, in the method for producing a resin composite material of the present embodiment, heat treatment may be performed on a molded body obtained as necessary. By performing the heat treatment, the residual stress inside the molded body can be released. Further, when a crystalline resin is used as the thermoplastic resin, recrystallization of the resin that has been vitrified by rapid cooling can be promoted by heat treatment, and as a result, the mechanical strength of the molded body can be increased.

熱処理方法(熱処理工程)は特に限定されないが、温度はガラス転移点以上で溶融粘度を超えない温度領域から選択されるのが好ましく、150〜300℃の範囲から選択されるのが好ましい。熱処理時間は30分〜6時間から選択されるのが好ましい。熱処理後の冷却工程は、熱処理を行ったオーブン等の加熱装置内で熱源を切った状態で放置し、1時間以上の時間をかけて室温に戻すのが好ましい。また同様の理由から、本実施形態の樹脂複合材料の製造方法では、射出成形、押出成形、圧縮成形などの成形法にて所定の形状を有する成形体を得る際に、所定の形状に成形後に上述した冷却工程を実施することにより、熱処理工程を経ることなく強度の高い最終成形品を得ることもできる。   The heat treatment method (heat treatment step) is not particularly limited, but the temperature is preferably selected from a temperature range that is not lower than the glass transition point and does not exceed the melt viscosity, and is preferably selected from the range of 150 to 300 ° C. The heat treatment time is preferably selected from 30 minutes to 6 hours. In the cooling step after the heat treatment, it is preferable that the heat source is turned off in a heating apparatus such as an oven that has been subjected to the heat treatment, and the temperature is returned to room temperature over 1 hour or more. For the same reason, in the method for producing a resin composite material of the present embodiment, when a molded body having a predetermined shape is obtained by a molding method such as injection molding, extrusion molding, or compression molding, after molding into a predetermined shape. By carrying out the cooling step described above, a final molded product having high strength can be obtained without going through a heat treatment step.

(樹脂複合材料の用途)
本実施形態の樹脂複合材料の用途としては特に限定されず、種々の用途に利用することができるが、例えば、歯科用材料として利用することが好ましい。本実施形態の樹脂複合材料は、無機粒子を多量に含み優れた機械的強度を有するため、口腔内での咀嚼に際して大きな押圧力に日常的に晒される歯科用材料として用いた場合に、優れた機械的耐久性を発揮できる。
(Use of resin composite materials)
The application of the resin composite material of the present embodiment is not particularly limited and can be used for various applications. For example, it is preferably used as a dental material. Since the resin composite material of this embodiment contains a large amount of inorganic particles and has excellent mechanical strength, it is excellent when used as a dental material that is routinely exposed to a large pressing force during mastication in the oral cavity. Can exhibit mechanical durability.

これに加えて、歯ブラシや、本実施形態の樹脂複合材料を用いた歯牙に対向配置された歯牙との接触により表面が摺動や摩擦に晒されても、無機粒子が脱落しにくい上に、表面も摩耗し難い。よって、本実施形態の樹脂複合材料を用いた治療部位において、治療時の光沢感、滑沢性を長期に渡って維持できる。また、それ故に、長期に渡って審美性が劣化し難く、舌触りのザラツキも抑制でき、さらに、無機粒子の脱落による表面凹凸が少ないため、プラークの付着やこれに起因する着色も抑制できる。   In addition to this, even if the surface is exposed to sliding or friction due to contact with a toothbrush or a tooth disposed opposite to a tooth using the resin composite material of the present embodiment, the inorganic particles are not easily dropped, The surface is hard to wear. Therefore, at the treatment site using the resin composite material of the present embodiment, the glossiness and lubricity at the time of treatment can be maintained for a long time. Therefore, the aesthetics are hardly deteriorated over a long period of time, the roughness of the touch can be suppressed, and the surface unevenness due to the falling off of the inorganic particles is small, so that the adhesion of the plaque and the coloring caused thereby can be suppressed.

また、本実施形態の樹脂複合材料は、機械的強度が要求されることが多い骨代替材料としても利用することができる。   The resin composite material of the present embodiment can also be used as a bone substitute material that often requires mechanical strength.

以下に、本発明を実施例等を挙げてより具体的に説明するが、本発明はこれら実施例等にのみ限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and the like, but the present invention is not limited to these examples and the like.

使用した熱可塑性樹脂とその略称、使用した無機粒子とその略称、使用した表面処理剤とその略称、試料の作製方法及び評価方法を以下に示す。   The thermoplastic resins used and their abbreviations, used inorganic particles and their abbreviations, used surface treatment agents and their abbreviations, sample preparation methods and evaluation methods are shown below.

(熱可塑性樹脂)
P1:ポリブチレンテレフタレート(ジュラネックス2000、ポリプラスチックス、融点228℃、250℃における溶融粘度150Pa・s)
P2:ポリアミド(ノバミッド1010C2、三菱エンジニアリングプラスチックス、融点215℃、240℃における溶融粘度150Pa・s)
P3:ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK1000G、ダイセルエヴォニック株式会社、融点334℃、370℃における溶融粘度200Pa・s)
P4:ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK381G、ビクトレックス、融点334℃、370℃における溶融粘度400Pa・s)
P5:ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK90G、ビクトレックス、融点334℃、370℃における溶融粘度100Pa・s)
(Thermoplastic resin)
P1: Polybutylene terephthalate (DURANEX 2000, Polyplastics, melting point 228 ° C, melt viscosity 150 ° C at 250 ° C)
P2: Polyamide (Novamid 1010C2, Mitsubishi Engineering Plastics, melting point 215 ° C., melt viscosity 150 ° C. at 240 ° C.)
P3: polyetheretherketone resin (PEEK1000G, Daicel Evonik Co., Ltd., melting point 334 ° C., melt viscosity 200 ° C. at 370 ° C.)
P4: Polyetheretherketone resin (PEEK381G, Victrex, melting point 334 ° C., melt viscosity 400 Pa · s at 370 ° C.)
P5: polyetheretherketone resin (PEEK90G, Victrex, melting point 334 ° C., melt viscosity 100 Pa · s at 370 ° C.)

(無機粒子)
F1:平均粒径0.40ミクロン、球状ゾルゲルシリカ(株式会社トクヤマ)、比表面積:7.0m/g
F2:平均粒径2.5ミクロン、破砕型シリカジルコニア(株式会社トクヤマ)、比表面積:2.9m/g
F3:平均粒径2.8ミクロン、球状シリカ(株式会社トクヤマ)、比表面積:12m/g
F4:平均粒径0.15ミクロン、球状シリカジルコニア(株式会社トクヤマ)、比表面積:22m/g
F6:平均粒径8.6ミクロン、ジルコニア(第一稀元素化学工業株式会社)、一次粒子径1.0ミクロンの凝集体、比表面積3.3m/g
F7:平均粒径4.0ミクロン、シリカ(株式会社トクヤマ)、比表面積1.3m/g
(Inorganic particles)
F1: Average particle diameter of 0.40 microns, spherical sol-gel silica (Tokuyama Corporation), specific surface area: 7.0 m 2 / g
F2: Average particle diameter of 2.5 microns, crushed silica zirconia (Tokuyama Co., Ltd.), specific surface area: 2.9 m 2 / g
F3: average particle size 2.8 microns, spherical silica (Tokuyama Corporation), specific surface area: 12 m 2 / g
F4: average particle size 0.15 microns, spherical silica zirconia (Tokuyama Co., Ltd.), specific surface area: 22 m 2 / g
F6: average particle size of 8.6 microns, zirconia (Daiichi Rare Element Chemical Co., Ltd.), aggregate with a primary particle size of 1.0 microns, specific surface area of 3.3 m 2 / g
F7: Average particle diameter of 4.0 microns, silica (Tokuyama Co., Ltd.), specific surface area of 1.3 m 2 / g

(表面処理剤)
S1:ベンゾイルプロピルトリメトキシシラン(BPTMS)
S2:フェノキシプロピルトリクロロシラン(PPTCS)
S3:6−フェニルヘキシルジメチルクロロシラン(PHMCS)
S4:2−ヒドロキシ−4−(3−トリエトキシシリルプロポキシ)ジフェニルケトン(HDPKPTES)
S5:3−スチリルプロピルトリメトキシシラン(SPTMS)
S6:3−(N−スチリルメチル−2−アミノエチルアミノ)−プロピルトリメトキシシラン(SMAPTMS)
S11: ヘキサメチルジシラザン(HMDS)
S12:オクタデシルトリメトキシシラン(ODTMS)
S13:フェニルトリメトキシシラン(PTMS)
S14:ビニルトリメトキシシラン(VTMS)
S15:1−フェニル−1−トリクロロシリルブタン(PTCSB)
(Surface treatment agent)
S1: Benzoylpropyltrimethoxysilane (BPTMS)
S2: Phenoxypropyltrichlorosilane (PPTCS)
S3: 6-phenylhexyldimethylchlorosilane (PHMCS)
S4: 2-hydroxy-4- (3-triethoxysilylpropoxy) diphenyl ketone (HDPKPTES)
S5: 3-styrylpropyltrimethoxysilane (SPTMS)
S6: 3- (N-styrylmethyl-2-aminoethylamino) -propyltrimethoxysilane (SMAPTMS)
S11: Hexamethyldisilazane (HMDS)
S12: Octadecyltrimethoxysilane (ODTMS)
S13: Phenyltrimethoxysilane (PTMS)
S14: Vinyltrimethoxysilane (VTMS)
S15: 1-phenyl-1-trichlorosilylbutane (PTCSB)

(曲げ強さ及び弾性率の測定方法)
回転式ダイヤモンドカッターを用いて、注水下で、2mm厚の圧縮成形体を2mmの間隔で切断し、長さ25mm、幅2mm、厚さ2mmの棒状試験片を各サンプル5本ずつ得た。これらのサンプルに対し、#800耐水研磨紙を用いてバリを除去し、試験片中心部の幅と厚さをマイクロメーターで測定し、万能試験機AG−50kI(島津製作所)にて室温大気中、支点間距離20mm、クロスヘッドスピード1min/mmの条件で三点曲げ試験を行い、応力(曲げ強さ)−歪み曲線を得た。この際、下式(2)に基づいて、曲げ強さを求めた。
(Measurement method of bending strength and elastic modulus)
Using a rotary diamond cutter, a compression molded body having a thickness of 2 mm was cut at an interval of 2 mm under water injection, and five sample rods each having a length of 25 mm, a width of 2 mm, and a thickness of 2 mm were obtained. For these samples, remove the burrs using # 800 water-resistant abrasive paper, measure the width and thickness of the center of the test piece with a micrometer, and use the universal testing machine AG-50kI (Shimadzu Corporation) in the room temperature atmosphere. A three-point bending test was performed under the conditions of a distance between fulcrums of 20 mm and a crosshead speed of 1 min / mm to obtain a stress (bending strength) -strain curve. Under the present circumstances, bending strength was calculated | required based on the following Formula (2).

・式(2) σ=3PS/2WB Formula (2) σ B = 3PS / 2WB 2

ここで、式(2)中、σ:曲げ強度(Pa),P:試験片破折時の荷重(N),S:支点間距離(m),W:試験片の幅(m),B:試験片の厚さ(m)である。
また、下式(3)に基づいて、曲げ弾性率を求めた。計算には荷重5Nから10Nまでの範囲を用いた。
・式(3) E=(S/4WB)×(F/Y)
ここで、E:曲げ弾性率(Pa)、F/Y:加重−たわみ曲線の傾き(N/m)である。また、S、W、Bは、式(2)に示すものと同様である。
Here, in formula (2), σ B : bending strength (Pa), P: load at the time of breaking the test piece (N), S: distance between supporting points (m), W: width of the test piece (m), B: The thickness (m) of the test piece.
Moreover, the bending elastic modulus was calculated | required based on the following Formula (3). For the calculation, a load range from 5N to 10N was used.
Formula (3) E B = (S 3 / 4WB 3 ) × (F / Y)
Here, E B : flexural modulus (Pa), F / Y: slope of load-deflection curve (N / m). S, W, and B are the same as those shown in Expression (2).

(ビッカース硬度の測定方法)
圧縮成形体表面のビッカース硬度を、微小硬度計(松沢精機株式会社製)を用い、荷重100gf、荷重時間30秒の条件で測定を行った。4点測定を行い、その平均値を求めた。
(Measurement method of Vickers hardness)
The Vickers hardness of the surface of the compression molded body was measured using a micro hardness meter (manufactured by Matsuzawa Seiki Co., Ltd.) under the conditions of a load of 100 gf and a load time of 30 seconds. Four-point measurement was performed and the average value was obtained.

(平均包埋率の算出方法)
ダイヤモンドカッターを用いて2.0×2.0×10mmの試験片に切削した樹脂複合材料の先端部を、幅0.5mm〜0.8mm、長さ0.8mm〜1.2mmとなるようにレーザーブレードで調整した。その後、先端部をウルトラミクロトーム(RMC社製)及びダイヤモンドナイフウルトラ45°(ダイヤトーム社製)を用い、蒸留水を溜めた状態でクリアランスアングル6度、切削スピード0.5mm/sec、切削試験片厚み100nmの条件で切削した。そして、少なくとも試験片の表面が均一に切削され始めてから5回切削したあとの試験片の研磨面を観察に使用した。このようにして切削された試験片の研磨面に膜厚10nmの白金膜を蒸着処理により成膜した。続いて、当該白金蒸着処理された研磨面を電界放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM、10kVでの分解能が1.5nm)により観察した。観察条件は、加速電圧10kV、ビームスポット径3.0nm、試料傾斜角度0度、ワーキングディスタンスは5mmとし、検出器は反射電子用を用いた。無機粒子及び空孔が明確に判別できるよう、フォーカス、非点収差、コントラストおよび明るさを調整した像を4枚撮影し、下記に示す式(1)より、平均包埋率を求めた。
式(1) 平均包埋率(%)=100×{EP/(EP+V)}
(Calculation method of average embedding rate)
The tip of the resin composite material cut into a 2.0 × 2.0 × 10 mm test piece using a diamond cutter is 0.5 mm to 0.8 mm wide and 0.8 mm to 1.2 mm long. Adjustment was made with a laser blade. Then, using a ultramicrotome (manufactured by RMC) and a diamond knife ultra 45 ° (manufactured by Diatome), the tip portion was stored with distilled water, a clearance angle of 6 degrees, a cutting speed of 0.5 mm / sec, and a cutting specimen thickness. Cutting was performed at 100 nm. Then, at least the polished surface of the test piece after cutting five times after the surface of the test piece started to be cut uniformly was used for observation. A platinum film having a thickness of 10 nm was formed on the polished surface of the test piece thus cut by vapor deposition. Subsequently, the polished surface subjected to the platinum deposition treatment was observed with a field emission scanning electron microscope (FE-SEM, resolution at 10 kV is 1.5 nm). The observation conditions were an acceleration voltage of 10 kV, a beam spot diameter of 3.0 nm, a sample tilt angle of 0 degree, a working distance of 5 mm, and a detector for backscattered electrons. Four images with adjusted focus, astigmatism, contrast, and brightness were taken so that the inorganic particles and pores could be clearly identified, and the average embedding rate was determined from the following equation (1).
Formula (1) Average embedding rate (%) = 100 × {EP / (EP + V)}

ここで、式(1)中、EPは研磨面内に露出している10μm四方の領域当たりの無機粒子の数{個/(10μm×10μm)}、Vは、EP値をカウントした10μm四方の領域内において、無機粒子が脱落して形成された10μm四方の領域当たりの空孔の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。   Here, in the formula (1), EP is the number of inorganic particles per 10 μm square area exposed in the polished surface {number / (10 μm × 10 μm)}, and V is 10 μm square counting the EP value. In the region, the number of holes per 10 μm square region formed by dropping inorganic particles {number / (10 μm × 10 μm)} is meant.

比較例11
還流冷却管をセットした三口フラスコ中に、無機粒子F1を100g、トルエンを200ml計量混合したのちホモジナイザーで一次粒子まで分散させたスラリーを投入し、表面処理剤S1を2.5g加えて、攪拌しながら2時間加熱還流を行った。遠心分離機によって固形分を分別し、トルエンで2回洗浄を行った後、真空乾燥機にて90℃10時間乾燥を行った。これにより表面処理無機粒子を得た。
< Comparative Example 11 >
Into a three-necked flask equipped with a reflux condenser, 100 g of inorganic particles F1 and 200 ml of toluene are weighed and mixed, and then a slurry in which primary particles are dispersed with a homogenizer is added, and 2.5 g of surface treatment agent S1 is added and stirred. The mixture was heated under reflux for 2 hours. The solid content was separated by a centrifugal separator, washed twice with toluene, and then dried at 90 ° C. for 10 hours in a vacuum dryer. Thereby, surface-treated inorganic particles were obtained.

次に、(A)熱可塑性樹脂P1を100質量部、(B)表面処理無機粒子を80質量部計量し、これを混練機ラボプラストミル(東洋精機社製)へ投入した。試験温度(溶融温度)250℃、回転数100rpmで5分間混練を行った後にサンプルを回収し、これを熱圧縮成形機を用いて板状(縦50mm×横50×厚み2mm)に圧縮成形し、徐冷することで樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表1に示す。   Next, 100 parts by mass of (A) thermoplastic resin P1 and 80 parts by mass of (B) surface-treated inorganic particles were weighed and put into a kneader Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.). A sample was collected after kneading for 5 minutes at a test temperature (melting temperature) of 250 ° C. and a rotation speed of 100 rpm, and this was compression molded into a plate shape (length 50 mm × width 50 × thickness 2 mm) using a thermal compression molding machine. The resin composite material was obtained by slow cooling. Table 1 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

比較例12比較例15
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表1に示した条件に変更した以外は比較例11と同様にして作製した。続いて、無機粒子の配合量を表1に示す条件とした以外は比較例11と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表1に示す。
< Comparative Example 12 to Comparative Example 15 >
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 11 except that the conditions were changed to those shown in Table 1. Subsequently, a resin composite material was obtained in the same manner as in Comparative Example 11 except that the amount of inorganic particles was changed to the conditions shown in Table 1. Table 1 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

比較例16比較例20
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表1に示した条件に変更した以外は比較例11と同様にして作製した。続いて、熱可塑性樹脂P1の代わりに熱可塑性樹脂P2を用いると共に、無機粒子の配合量を表1に示す条件とし、試験温度(溶融温度)を240℃とした以外は比較例11と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表1に示す。
< Comparative Example 16 to Comparative Example 20 >
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 11 except that the conditions were changed to those shown in Table 1. Subsequently, with a thermoplastic resin P2 instead of the thermoplastic resin P1, the amount of the inorganic particles under conditions shown in Table 1, except that the test temperature (melting temperature) and 240 ° C. similar to Comparative Example 11 In this way, a resin composite material was obtained. Table 1 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<実施例11〜25>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表1に示した条件に変更した以外は比較例11と同様にして作製した。続いて、熱可塑性樹脂P1の代わりに熱可塑性樹脂P3を用いると共に、無機粒子の配合量を表1に示す条件とし、試験温度(溶融温度)を370℃とした以外は比較例11と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表1に示す。
<Examples 11 to 25>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 11 except that the conditions were changed to those shown in Table 1. Subsequently, with a thermoplastic resin P3 instead of the thermoplastic resin P1, the amount of the inorganic particles under conditions shown in Table 1, except that the test temperature (melting temperature) and 370 ° C. similar to Comparative Example 11 In this way, a resin composite material was obtained. Table 1 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<実施例26>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表1に示した条件に変更した以外は比較例11と同様にして作製した。
<Example 26>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 11 except that the conditions were changed to those shown in Table 1.

次に、(A)熱可塑性樹脂P3を100質量部、(B)表面処理無機粒子を150質量部計量し、これを小型二軸押出し成形機(パーカーコーポレーション製)へ投入した。試験温度(溶融温度)370℃、回転数500rpmの条件で混練を行った後にサンプルを回収し、これを熱圧縮成形機を用いて板状(縦50mm×横50×厚み2mm)に圧縮成形し、徐冷することで樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表1に示す。   Next, (A) 100 parts by mass of the thermoplastic resin P3 and (B) 150 parts by mass of the surface-treated inorganic particles were weighed and put into a small biaxial extrusion molding machine (manufactured by Parker Corporation). Samples were collected after kneading at a test temperature (melting temperature) of 370 ° C. and a rotation speed of 500 rpm, and this was compression-molded into a plate shape (length 50 mm × width 50 × thickness 2 mm) using a thermal compression molding machine. The resin composite material was obtained by slow cooling. Table 1 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<実施例27〜36>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表1に示した条件に変更した以外は比較例11と同様にして作製した。続いて、用いた熱可塑性樹脂および無機粒子の配合量を表1に示す条件とし、試験温度(溶融温度)を370℃とした以外は比較例11と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表1に示す。
<Examples 27 to 36>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 11 except that the conditions were changed to those shown in Table 1. Subsequently, a resin composite material was obtained in the same manner as in Comparative Example 11 except that the blending amounts of the thermoplastic resin and inorganic particles used were the conditions shown in Table 1 and the test temperature (melting temperature) was 370 ° C. . Table 1 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例1>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表2に示した条件に変更した以外は比較例11と同様にして作製した。
<Comparative Example 1>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 11 except that the conditions were changed to those shown in Table 2.

次に、(A)熱可塑性樹脂P1を100質量部、(B)表面処理無機粒子を80質量部計量し、これを混練機ラボプラストミル(東洋精機社製)へ投入した。試験温度(溶融温度)250℃、回転数100rpmで5分間混練を行った後にサンプルを回収し、これを熱圧縮成形機を用いて板状(縦50mm×横50×厚み2mm)に圧縮成形し、徐冷することで樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。   Next, 100 parts by mass of (A) thermoplastic resin P1 and 80 parts by mass of (B) surface-treated inorganic particles were weighed and put into a kneader Labo Plast Mill (manufactured by Toyo Seiki Co., Ltd.). A sample was collected after kneading for 5 minutes at a test temperature (melting temperature) of 250 ° C. and a rotation speed of 100 rpm, and this was compression molded into a plate shape (length 50 mm × width 50 × thickness 2 mm) using a thermal compression molding machine. The resin composite material was obtained by slow cooling. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例2>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表2に示した条件に変更した以外は比較例1と同様にして作製した。続いて、無機粒子の配合量を表2に示す条件とした以外は比較例1と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。
<Comparative example 2>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the conditions were changed to those shown in Table 2. Subsequently, a resin composite material was obtained in the same manner as in Comparative Example 1 except that the amount of inorganic particles was changed to the conditions shown in Table 2. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例3>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表2に示した条件に変更した以外は比較例1と同様にして作製した。続いて、熱可塑性樹脂P1の代わりに熱可塑性樹脂P2を用いると共に、無機粒子の配合量を表1に示す条件とし、試験温度(溶融温度)を240℃とした以外は比較例1と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 3>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the conditions were changed to those shown in Table 2. Subsequently, the thermoplastic resin P2 was used in place of the thermoplastic resin P1, the inorganic particles were mixed in the conditions shown in Table 1, and the test temperature (melting temperature) was 240 ° C. In this way, a resin composite material was obtained. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例4>
撹拌機付きオートクレーブに、無機粒子F1を100g投入し、撹拌による流動化状態において、200℃に加熱した。次に、オートクレーブの内部を窒素ガスで置換した後、表面処理剤S11を1.4g噴霧した。1時間攪拌後、系内の窒素置換を行い、表面処理無機粒子を得た。
<Comparative example 4>
Into an autoclave equipped with a stirrer, 100 g of inorganic particles F1 were charged and heated to 200 ° C. in a fluidized state by stirring. Next, after replacing the inside of the autoclave with nitrogen gas, 1.4 g of the surface treatment agent S11 was sprayed. After stirring for 1 hour, the system was purged with nitrogen to obtain surface-treated inorganic particles.

続いて、熱可塑性樹脂P1の代わりに熱可塑性樹脂P3を用いると共に、無機粒子の配合量を表1に示す条件とし、試験温度(溶融温度)を360℃とした以外は比較例1と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。   Subsequently, the thermoplastic resin P3 was used instead of the thermoplastic resin P1, the blending amount of the inorganic particles was set as shown in Table 1, and the test temperature (melting temperature) was set to 360 ° C. The same as in Comparative Example 1. In this way, a resin composite material was obtained. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例5〜8>
樹脂複合材料の作製に使用する表面処理無機粒子は、表2に示した条件に変更した以外は比較例1と同様にして作製した。続いて、熱可塑性樹脂P1の代わりに熱可塑性樹脂P3を用いると共に、無機粒子の配合量を表2に示す条件とし、試験温度(溶融温度)を360℃とした以外は比較例1と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。
<Comparative Examples 5-8>
The surface-treated inorganic particles used for the production of the resin composite material were produced in the same manner as in Comparative Example 1 except that the conditions were changed to those shown in Table 2. Subsequently, the thermoplastic resin P3 was used in place of the thermoplastic resin P1, the blending amount of the inorganic particles was set as shown in Table 2, and the test temperature (melting temperature) was set to 360 ° C. The same as in Comparative Example 1. In this way, a resin composite material was obtained. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例9>
無機粒子の配合量を表2に示す条件とした以外は実施例11と同様な方法で、樹脂複合材料を得た。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 9>
A resin composite material was obtained in the same manner as in Example 11 except that the blending amount of the inorganic particles was changed to the conditions shown in Table 2. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

<比較例10>
無機粒子の配合量を表2に示す条件とした以外は実施例11と同様な方法で、樹脂複合材料の作製を試みたが、無機粒子の配合量が多すぎたため混練できず、樹脂複合材料を得ることが出来なかった。樹脂複合材料の原料組成及び評価結果を表2に示す。
<Comparative Example 10>
A resin composite material was prepared in the same manner as in Example 11 except that the blending amount of the inorganic particles was changed to the conditions shown in Table 2. However, since the blending amount of the inorganic particles was too large, kneading was impossible and the resin composite material was used. Could not get. Table 2 shows the raw material composition and evaluation results of the resin composite material.

Figure 0005367902
Figure 0005367902

Figure 0005367902
Figure 0005367902

Claims (6)

(A)融点または流動化温度が300℃〜500℃の範囲内でありかつ主鎖がアリーレン基を有する熱可塑性樹脂100質量部に対して、(B)下記一般式(I)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子40質量部〜400質量部を用いて作製されており、かつ、下式(1)に示される平均包埋率が、55%以上であることを特徴とする樹脂複合材料。
・一般式(I) A−R−SiRmBn
〔一般式(I)中、Aは芳香族基であり、Rは直鎖部分を構成する原子数が3〜12の有機基であり、Rは炭素数1〜6の炭化水素基であり、Bは炭素数1〜6の炭化水素を有するアルコキシ基、ハロゲン基、あるいはイソシアナート基である。ここで、m、nは整数であり、mとnとの和は3であり、mは0〜2の範囲の整数である。〕
・式(1) 平均包埋率(%)=100×{EP/(EP+V)}
〔式(1)中、EPは、前記樹脂複合材料からなる試験片を、ダイヤモンドナイフを用いたマイクロトーム研磨することにより形成された研磨面を白金蒸着処理した後、当該白金蒸着処理された研磨面を走査型電子顕微鏡により観察した場合において、前記白金蒸着処理された研磨面内に露出している10μm四方の領域当たりの前記無機粒子の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。
また、Vは、EP値をカウントした10μm四方の領域内において、前記無機粒子が脱落して形成された10μm四方の領域当たりの空孔の数{個/(10μm×10μm)}を意味する。
また、前記平均包埋率は、4つの測定点において各々求めた包埋率の平均値を意味する。〕
(A) The surface represented by the following general formula (I) with respect to 100 parts by mass of a thermoplastic resin having a melting point or fluidization temperature in the range of 300 ° C. to 500 ° C. and having a main chain having an arylene group It is produced using 40 mass parts to 400 mass parts of inorganic particles surface-treated with a treating agent, and the average embedding rate shown in the following formula (1) is 55% or more. Resin composite material.
· General formula (I) A-R 1 -SiR 2 mBn
[In General Formula (I), A is an aromatic group, R 1 is an organic group having 3 to 12 atoms constituting the straight chain portion, and R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. And B is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, or an isocyanate group. Here, m and n are integers, the sum of m and n is 3, and m is an integer in the range of 0-2. ]
Formula (1) Average embedding rate (%) = 100 × {EP / (EP + V)}
[In the formula (1), EP is a polishing process that is performed by subjecting a test piece made of the resin composite material to a microtome polishing using a diamond knife, followed by a platinum deposition treatment, and then a platinum deposition treatment. When the surface is observed with a scanning electron microscope, it means the number {number / (10 μm × 10 μm)} of inorganic particles per 10 μm square area exposed in the polished surface subjected to the platinum vapor deposition treatment.
Further, V means the number of pores {10 / (10 μm × 10 μm)} per 10 μm square area formed by dropping the inorganic particles in the 10 μm square area where the EP value is counted.
Moreover, the said average embedding rate means the average value of the embedding rate each calculated | required in four measurement points. ]
請求項1に記載の樹脂複合材料において、
前記(B)表面処理剤で表面処理された無機粒子は、平均粒子径が0.05μm以上15μm以下であることを特徴とする樹脂複合材料。
The resin composite material according to claim 1,
The inorganic particle surface-treated with the (B) surface treatment agent has an average particle diameter of 0.05 μm or more and 15 μm or less.
請求項1または2に記載の樹脂複合材料を含むことを特徴とする歯科用材料。   A dental material comprising the resin composite material according to claim 1. 請求項1または2に記載の樹脂複合材料を含むことを特徴とする骨代替材料。   A bone substitute material comprising the resin composite material according to claim 1. (A)融点または流動化温度が300℃〜500℃の範囲内でありかつ主鎖がアリーレン基を有する熱可塑性樹脂100質量部と(B)下記一般式(III)で示される表面処理剤で表面処理された無機粒子40質量部〜400質量部とを含む原料を、加熱して溶融し混練する溶融混練工程を、少なくとも含むことを特徴とする樹脂複合材料の製造方法。
・一般式(III) A−R−SiRmBn
〔一般式(III)中、Aは芳香族基であり、Rは直鎖部分を構成する原子数が3〜12の有機基であり、Rは炭素数1〜6の炭化水素基であり、Bは炭素数1〜6の炭化水素を有するアルコキシ基、ハロゲン基、あるいはイソシアナート基である。ここで、m、nは整数であり、mとnとの和は3であり、mは0〜2の範囲の整数である。〕
(A) 100 parts by mass of a thermoplastic resin having a melting point or fluidization temperature in the range of 300 ° C. to 500 ° C. and a main chain having an arylene group, and (B) a surface treatment agent represented by the following general formula (III) A method for producing a resin composite material, comprising at least a melt-kneading step of heating and melting and kneading a raw material containing 40 to 400 parts by mass of surface-treated inorganic particles.
- formula (III) A-R 1 -SiR 2 mBn
[In General Formula (III), A is an aromatic group, R 1 is an organic group having 3 to 12 atoms constituting the straight chain portion, and R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. And B is an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, a halogen group, or an isocyanate group. Here, m and n are integers, the sum of m and n is 3, and m is an integer in the range of 0-2. ]
請求項5に記載の樹脂複合材料の製造方法において、
前記(B)表面処理剤で表面処理された無機粒子は、平均粒子径が0.05μm以上15μm以下であることを特徴とする樹脂複合材料の製造方法。
In the manufacturing method of the resin composite material of Claim 5,
(B) The inorganic particle surface-treated with the surface treatment agent has an average particle diameter of 0.05 μm or more and 15 μm or less, and a method for producing a resin composite material.
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