JPH0613612B2

JPH0613612B2 - 熱可塑性樹脂組成物の製造方法

Info

Publication number: JPH0613612B2
Application number: JP62073639A
Authority: JP
Inventors: 徳次常泉; 進渡辺; 勝己高田; 敏己小杉
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1987-03-27
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2009-02-23
Also published as: JPS63241036A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は熱可塑性樹脂組成物の製造方法、特に熱可塑性
樹脂に無機フィラーを大量に配合した無機フィラー高充
填熱可塑性樹脂組成物の製造方法に関する。

（従来の技術）熱可塑性樹脂は、その優れた機械的、電気的特性によっ
て、電気および電子部品、建材、自動車部材など幅広い
分野で大量に使用されている。

しかし、この熱可塑性樹脂自体には剛性、耐熱性が劣
り、また燃え易いなどの欠点があり、これら欠点を解決
するため無機フィラーを充填した熱可塑性樹脂組成物が
使用されるようになった。特に、無機フィラーを大量に
配合すると、剛性、耐熱性、難燃性などの特性が一段と
向上することから、このような無機フィラー高充填熱可
塑性樹脂組成物に対するニーズが強く、これが実現され
ると、その用途は飛躍的に拡大すると予想される。

しかし、大量の無機フィラーを熱可塑性樹脂に配合する
場合、これを樹脂中に均一に分散させることは困難であ
り、混練できても熱可塑性樹脂本来の機械的特性が大幅
に劣化するという問題がある。従って、分散性、機械的
特性の劣化が問題とならない程度の割合で無機フィラー
を配合して無機フィラー充填熱可塑性物が実用化されて
いるに留まっている。

熱可塑性樹脂に大量の無機フィラーを配合して無機フィ
ラー高充填熱可塑性樹脂組成物を製造するための試みと
して、例えば特公昭５７−１０８９０、同５７−１３５
７８、同５６−２６２５１などには無機フィラー自体の
改良が、また特公昭５６−３８３７０、同５５−２１１
などには成形方法および装置の改良が提案されている。

（発明が解決すべき問題点）しかしながら、上記の公知の方法によっては、成形性、
機械的特性の劣化などの問題を生じることなく、無機フ
ィラーの特性を十分生かし得るほどの量で、例えば熱可
塑性樹脂１００重量部当り２００重量部以上の量で無機
フィラー熱可塑性樹脂に均一に分散、配合することは到
底不可能であった。

従って、本発明は、熱可塑性樹脂本来の特性を損なうこ
となく、無機フィラーを熱可塑性樹脂に均一かつ大量に
配合させて、無機フィラーの特性を付与した無機フィラ
ー高充填可塑性樹脂組成物の製造方法を提供することを
目的とするものである。

（問題点を解決するための手段）本発明者らは、従来の研究が上述したように、無機フィ
ラーの物性改良あるいは成形装置および方法の改良とい
った一面的であったことから、無機フィラーおよび成形
方法両者をあわせ検討を行ったところ、特定の物理的性
質を有する無機フィラーを熱可塑性樹脂に特定の条件下
で混練すると、大量かつ均一に配合できるだけではな
く、機械的特性も良好な、無機フィラー高充填熱可塑性
樹脂組成物が得られることを知り、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、熱可塑性樹脂１００重量部に対し
吸油量が２５〜５０ｍｌ／１００ｇ、比表面積が７００
０〜２００００ｃｍ²／ｇの無機フィラー２００〜３５
０重量部を比エネルギー０．４〜０．２ｋｗ・ｈｒ／ｋ
ｇで混練することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製
造方法に関する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の「比エネルギー」（以下、Ｅｓｐという場合も
ある）とは、混練処理に消費される機械的エネルギーを
意味し、次の式によって示されるものである。

混練処理における混練の程度は、樹脂が受ける剪断応力
を指標とするのが一般的であるが、この剪断応力を直接
測定するのは困難であることから、本発明においては、
上記混練の程度を比エネルギーによって示すものであ
る。この比エネルギーは剪断応力と剪断歪との積に相関
し、この比エネルギーが高いと剪断応力も高く、従って
樹脂の混練の程度が高いことを意味する。

本発明の方法においては、無機フィラーと熱可塑性樹脂
との混練を比エネルギーが０．４〜１．２ｋｗ・ｈｒ／
ｋｇの範囲で実施する。

図１、図２は、それぞれ、ポリプロピレン樹脂１００重
量部に対しカルシウム・アルミネート水和物を２００重
量部および３００重量部配合したときの比エネルギーと
引張強度および比エネルギーと衝撃強度の関係を示した
ものであるが（実施例１）、これらグラフから混練時の
比エネルギーが０．４ｋｗ・ｈｒ／ｋｇ未満では機械的
特性が低下し、また１．２ｋｗ・ｈｒ／ｋｇを超える比
エネルギーで混練しても機械的特性の一層の向上は認め
られず、むしろ若干低下する傾向にあることが理解され
る。

本発明で使用する無機フィラーの吸油量は、２５〜５０
ｍｌ／１００ｇである。

図３は、カルシウム・アルミネート水和物と炭酸カルシ
ウムとをそれぞれポリプロピレン樹脂１００重量部に対
し２００重量部および３００重量部配合したときの、比
エネルギーと無機フィラーの吸油量との関係を示すもの
であるが（実施例２）、このグラフからも明らかなよう
に、上記比エネルギーとの関係から無機フィラーの吸油
量は２５〜５０ｍｌ／１００ｇの範囲になくてはならな
い。

なお、本発明における「吸油量」は、ＪＩＳ−Ｋ５１０
１に記載された方法に従ってアマニ油の代わりにジオク
チルフタレートを使用して測定した。

上述のとおり、吸油量が５０ｍｌ／１００ｇ以下の無機
フィラーを熱可塑性樹脂に混合し、これを比エネルギー
が０．４ｋｗ．ｈｒ／ｋｇ以上で混練することによって
目的とする無機フィラー高充填熱可塑性樹脂組成物を製
造することができる。この発明の方法は、特に無機フィ
ラーを熱可塑性樹脂１００重量部当り２００〜３５０重
量部を配合するような無機フィラー高充填樹脂組成物の
製造に有効であり、熱可塑性樹脂本来の機械的特性を損
なうことなく無機フィラーの特性を付与することができ
る。

また、本発明で使用する無機フィラーとしては、比表面
積（ＪＩＳ−Ｒ５２０１の方法によって測定）が７００
０〜２００００ｃｍ²／ｇであることが必要であり、比
表面積が７０００ｃｍ²／ｇ未満では、特に引張強度の
低下が著しくなって好ましくない。一方、２００００ｃ
ｍ^２／ｇを超える場合には、樹脂への均一な混練が困難
となるとともに機械的強度の低下が見られるなど所望の
特性のものが得られ難くなるので好ましくない。

本発明における「混練」とは、無機フィラーと熱可塑性
樹脂とに剪断応力をかけて無機フィラーを熱可塑性樹脂
に均一に混合、分散させることを意味する。従って、本
発明に従って無機フィラーを熱可塑性樹脂に混練するに
は、上記比エネルギーの範囲内で実施できる限り、いず
れの混練機も使用可能であるが、混練を効果的に、また
効率的にできるという点からスクリュウ型押出機、特に
具体的にはＫＣＫ押出混練機（ＫＣＫ８０ｘ２−３５Ｖ
ＥＸ、株式会社ＫＣＫ製）を好適に使用することができ
る。

なお、本発明における比エネルギーの上記範囲への調整
は、種々の方法によって実施することができるが、特に
上記スクリュウ型押出機のシリンダー温度を制御するこ
とによって容易に実施することができる。但し、熱可塑
性樹脂の種類によって最適成型温度範囲があるので、そ
の温度範囲内で調整するする必要がある。

本発明で使用する熱可塑性樹脂としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリス
チレン、アクリロニトリルースチレン共重合体などのス
チレン系重合体、塩化ビニル樹脂、ポリメチルメタクリ
レート樹脂などを挙げることができる。

本発明で使用する無機フィラーとしては、各種金属の酸
化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、けい酸塩、けい酸塩
鉱物、炭化物、セラミックスなどであり、好ましくは周
期律表第ＩＩ族もしくは第ＩＩＩ族の金属の水酸化物、
酸化物、炭酸塩または硫酸塩であり、具体的には水酸化
アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウ
ム、水酸化バリウム、カルシウム・アルミネート水和物
などの水酸化物；酸化マグネシウム、酸化カルシウム、
酸化アルミニウムなどの酸化物、炭酸カルシウム、炭酸
バリウムなどの炭酸塩および硫酸バリウムなどの硫酸塩
などを挙げることができる。

（実施例）以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。

実施例１ポリプロピレン（商品名：チッソＫ４０１７、チッソ
（株）製）１００重量部に対し、カルシウム・アルミネ
ート水和物（商品名：ＮＣＡ１０３、日本軽金属（株）
製）を表１に示す割合にて混合し、それぞれＫＣＫ押出
混練機（ＫＣＫ８０ｘ２−３５ＶＥＸ、株式会社ＫＣＫ
製）、１軸連続押出機（ＶＳＫ−４０、日本プラコン
（株）製）あるいは２軸連続押出機（ＢＴ−３０−Ｓ−
３０−Ｌ、プラスチック工学研究所製）を使用して表１
に示すシリンダー温度および比エネルギーの条件下に混
練して組成物のペレットを製造した。

なお、本実施例においては、表１に示すように、同一サ
ンプルについて比エネルギーを変えて混練しているが、
２回目の混練には初回の混練で得られたペレットを、ま
た３回目の混練には２回目の混練で得られたペレットを
使用するというように同一混練操作を繰返し、２回目以
降の比エネルギーは、これら繰返し操作に要した比エネ
ルギーの合計を示したものである。

上記のように得られたペレットは、その機械的特性とて
の引張強度およびシャルピー衝撃強度を測定するため、
射出成形機（ＩＳ−１２５Ａ、東芝機械（株）製）を用
いて、成形温度２００℃、圧力５００ｋｇ／ｃｍ²にて
所定の厚さの試験片を作成した。

引張強度はＪＩＳ−Ｋ７１１３の方法、またシャルビー
衝撃強度はＪＩＳ−Ｋ７１１１の方法に従って測定し
た。

結果を表１に示す。表１の結果を図１、図２に表した。

実施例２実施例１で使用したと同じポリプロピレン１００重量部
に対し、吸油量３５ｍｌ／１００ｇあるいは５３ｍｌ／
１００ｇに調整した、実施例１で使用したと同じカルシ
ウム・アルミネート水和物（ＮＣＡ１０３およびＮＣＡ
７０３）あるいはその表面をステアリン酸で１％表面処
理したカルシウム・アルミネート水和物を表２に示す割
合で混合し、実施例１で使用したと同じ押出機を用いて
混練、押出してペレットを作成した。

このペレットを用いて実施例１と同様にして試験片を作
成し、引張強度およびシャルピー衝撃強度を測定した。
なお、本実施例においては、実施例１におけるような押
出混練の繰り返しは行っていない。

結果を表２に示す。

実験番号６は、実験番号７とその他の条件が同じであっ
ても、比エネルギーが０．１７ｋｗ・ｈｒ／ｋｇと小さ
く、本発明で規定する範囲外であり、このため得られる
組成物の機械的特性が劣っている。

無機フィラーの表面を長鎖の不飽和脂肪酸、ワックスな
どの滑剤で疎水化表面処理する方法は、無機フィラーの
樹脂への濡れをよくするため一般に用いられているが、
実験番号９、１２は、このような表面処理を行った実施
例であり、実験番号１２では吸油量が本発明の範囲外で
あるため、得られる組成物の機械的特性が劣っている。

実施例３実施例１で使用したと同じポリプロピレン１００重量部
に対し、無機フィラーとして炭酸カルシウム（Ｐ−１
０、Ｐ−５０：白石カルシウム（株）製）を表３に示す
割合で混合し、実施例１で使用したと同じ押出機を用い
て混練、押出してペレットを作成した。

このペレットを用いて実施例と同様にして試験片を作成
し、引張強度およびシャルピー衝撃強度を測定した。

結果を表３に示す。

（発明の効果）本発明の方法によれば、無機フィラーを熱可塑性樹脂に
均一かつ大量に分散、配合することが可能であり無機フ
ィラー高充填熱可塑性樹脂組成物を容易に製造すること
ができる。また、この樹脂組成物は、機械的特性に優れ
ていることから、高い機械的特性が要求されるプラスチ
ック製品の製造に好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

図１は実施例１における比エネルギーと引張強度の関係
を示し、図２は実施例１における比エンルギーと衝撃強
度の関係を示し、図３は実施例２における比エネルギー
と吸油量との関係を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小杉敏己静岡県浜松市中島町835

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂１００重量部に対し吸油量が
２５〜５０ｍｌ／１００ｇ、比表面積が７０００〜２０
０００ｃｍ²／ｇの無機フィラー２００〜３５０重量部
を比エネルギー０．４〜１．２ｋｗ・ｈｒ／ｋｇで混練
することを特徴とする熱可塑性樹脂組成物の製造方法。