JPS6248987B2

JPS6248987B2 -

Info

Publication number: JPS6248987B2
Application number: JP58058384A
Authority: JP
Inventors: Teruo Tsumato; Haruo Hayashida; Hiroshi Ishida; Kazuo Hinobeta
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1983-04-01
Filing date: 1983-04-01
Publication date: 1987-10-16
Also published as: JPS59182842A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、炭素繊維とチタン酸カリウム繊維を
配合することによつて、機械的性質のすぐれた強
化された成形品を与えるポリエーテルケトン組成
物に関する。さらに詳しくは、広い温度範囲にわたつて寸法
安定性と高強度、高剛性が保持され、特に複雑な
形状を有する精密機械部品に適した樹脂組成物に
関する。ポリエーテルケトンは耐熱性、難燃性、耐薬品
性などのすぐれたエンジニアリングプラスチツク
スとしてとくに電気部品や自動車部品などの用途
において注目されている。しかし該樹脂は樹脂単
独では機械的強度、剛性度が十分でなく、高い強
度、剛性度が要求される機械分野などにおいて
は、ガラス繊維などの繊維状強化剤を充填するこ
とにより強度や剛性度を改良した組成物の適用が
検討されている。しかし、一つの製品の重量が10mg〜10ｇという
小型部品や肉厚が１mm以下のような薄肉部を含む
部品、歯車のように先端に鋭角部を含むような部
品では該ガラス繊維を、充填したものでは、薄肉
部や鋭角部などで長い繊維の流動が不十分で該繊
維の含有量が他の部分に比べて少なくなり、十分
な補強効果が得られず強度や剛性度不足を生じ
る。また該繊維の配向に基く異方性や反りが生
じ、精密な成形が困難である。粉末状無機充填剤のみを充填したものでは、該
繊維のような成形品の箇所による充填剤の含有量
の差や異方性、反りについては軽微であるが、補
強効果が十分でなく、強度や剛性度が小さなもの
しか得られない。本発明者はかかる状況に鑑みて上述の不都合を
解消し得る組成物について検討を重ねた結果、ポ
リエーテルケトンに炭素繊維とチタン酸カリウム
繊維を併用して配合することにより、薄肉部や鋭
角部を有し、精密な寸法精度の必要な成形品にお
いても良好な射出成形が可能となり、しかも得ら
れた成形品が、成形品の末端まで高い強度をも
ち、耐熱性にすぐれた成形材料として高い実用性
を有することを見い出し、本発明を完成するに至
つた。本発明で用いるポリエーテルケトンは反復単位を単独でまたは他の反復単位と一緒に含み、かつ
固有粘度が0.3ないし2.6が好ましく、さらに0.5な
いし1.8がより好ましい。他の反復単位としてはなどを25wt％未満含み得るが25wt％以上含有し
た重合体は該ポリエーテルケトンの前記特性が失
なわれ好ましくない。また固有粘度は溶液100cm³
当り重合体0.1ｇを含む密度1.84ｇ／cm³の濃硫酸
中の重合体溶液について25℃で測定した固有粘度
のことである。固有粘度の測定には溶媒流出時間
が約２分である粘度計を用いて行つた。この固有
粘度は重合体の分子量と一義的に対応する値であ
る。本発明にかかるポリエーテルケトンの固有粘度
は0.3ないし2.6が好ましく、さらに好ましくは0.5
ないし1.8であるが、固有粘度が0.3未満では分子
量の低さ故に、耐熱性が低く、脆弱であり前記チ
タン酸カリウム繊維の配合によつても十分な強度
が得られない。固有粘度が2.6を超えると溶融粘
度が高いため溶融成形時の流動性が不十分であ
り、良好な成形品が得られない。固有粘度が0.3
から2.6の範囲のものが良好な表面外観とすぐれ
た物性、加工性が得られ好ましい。該ポリエーテ
ルケトンは特開昭54−90296などに開示された方
法により得られる。また、本発明で使用し得る炭素繊維は、アクリ
ロニトリル系、ピツチ系等いずれのものでもよ
く、繊維長は0.1〜10mmのものが好ましいが、通
常樹脂充てん用として使用されている６mm程度の
長さを有するチヨツプドフアイバーやロービング
が用いられる。該炭素繊維は表面を種々の処理
剤、例えばエポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂等で処理
したものを用いることが好ましいが、これらに限
定されるものではない。本発明で使用されるチタン酸カリウム繊維は高
強度単結晶繊維（ウイスカー）の一種であり、化
学組成としてK₂O・6TiO₂、K₂O・6TiO₂・1/2
H₂Oを基本とする針状結晶であり、代表的融点は
1300〜1350℃である。平均繊維長は５〜50μｍ、
平均繊維径は0.05〜1.0μｍのものが適当される
が、平均繊維長は20〜30μｍ、平均繊維径は0.1
〜0.3μｍのものが好ましい。該チタン酸カリウ
ム繊維は、通常無処理でも使用しうるが、ポリエ
ーテルケトンと親和性をもたせるために、アミノ
シラン、エポキシシラン等のシランカツプリング
剤、クロミツククロライド、その他目的に応じた
表面処理剤を使用することができる。配合量としては、ポリエーテルケトン30〜90重
量％、炭素繊維５〜60重量％、チタン酸カリウム
繊維５〜60重量％（炭素繊維とチタン酸カリウム
繊維の合計量としては全樹脂組成物の10−70重量
％）配合したものが有効である。すなわち、炭素繊維とチタン酸カリウム繊維の
合計量が樹脂組成物の70重量％を越え、ポリエー
テルケトンの量が30重量％未満の時は、混合が不
十分であり、均一な組成物が得られず、樹脂組成
物の流動性が失われ、成形が困難になる。また、
炭素繊維とチタン酸カリウム繊維の合計量が10％
未満の時は、十分な補強効果が得られない。また、炭素繊維とチタン酸カリウム繊維の合計
量が10〜70重量％であつても、炭素繊維の量が５
重量％未満であれば強度改良効果が不十分であ
り、逆にチタン酸カリウム繊維の量が５重量％未
満であれば成形品の鋭角部、薄肉部での補強効果
や成形収縮率等の異方性の改良効果が十分でな
い。また、炭素繊維の量が60重量％を越えると、ポ
リエーテルケトンと炭素繊維のかさ密度が著しく
異なるなどのため、混合が不十分となり、コンパ
ウンド化の工程が困難になり、均一な組成物が得
られない。チタン酸カリウム繊維の量が60重量％
を越えると組成物の流動性の著しい低下と得られ
た成形品の強度低下が顕著になる。本発明にいう精密機械部品とは(1)一つの成形品
重量が10mg〜10ｇ程度の小型部品、(2)肉厚が１mm
以下のような薄肉を含む部品や、(3)先端に鋭角部
を含むような部品で、特に時計、カメラ、複写機
等高度な寸法精度を要求される精密機器に使用さ
れ、例えば各種歯車、カム、ブツシング、プーリ
ー、軸等高い機械的強度を要求される部品をい
う。本発明の樹脂組成物には、組成物本来の物性に
悪影響を与えない範囲で、その用途、目的に応じ
て難燃剤、熱安定剤、滑剤等の各種添加剤を一種
または二種以上添加することができる。本発明にかかる樹脂組成物を得るための配合方
法としては、ポリエーテルケトンと炭素繊維、チ
タン酸カリウム繊維とを所定量混合したものを、
直接ホツパー口から投入し射出成形する方法や、
スクリユーフイーダー、テーブルフイーダー、ベ
ルトフイーダーのような計量装置にて、ポリエー
テルケトンと該繊維とを、それぞれ計量しなが
ら、一軸または多軸の押出機で溶融混練し、スト
ランドを押出し、カツターにてペレツト化したも
のを用いて、射出成形する方法などを公知の方法
で行うことができる。本発明にかかる樹脂組成物
は、適度の溶融流動性をもち、成形収縮率および
異方性が小さく、薄肉、鋭角部を含む複雑な成形
品においても良好な成形性を示し、得られた成形
品は高い強度、剛性度をもち、良好な耐熱性を有
するなどすぐれた特徴を備えた精密機械部品とし
て好適な成形材料である。以下、実施例により本発明を具体的に説明する
が、これらは好適な態様の例示であつて、実施例
の組成物に限定されるものではない。実施例１〜６反復単位

【式】を有し、固有粘度が0.8であるポリエーテルケトンに、断
面直径９μで平均繊維長６mmの炭素繊維（米ハー
キユレス社製マグナマイト1810AS）と断面直径
0.2μで平均繊維長20μのチタン酸カリウム繊維
（大塚化学薬品製テイスヒーＤ）を表１に示した
配合比に混合し、混合物をそれぞれ押出機（池具
鉄工製二軸押出機PCM―30）で360℃で溶融混練
して押出しを行い、ストランドを水冷、切断して
ペレツトを得た。得られたペレツトを射出成形（住友―ネスター
ル47／28射出成形機、シリンダー温度380℃、金
型温度170℃）し、成形収縮率測定用試験片、曲
げ試験片、熱変形温度測定試験片、歯車を得た。成形収縮率測定用試験片は64×64×３mmの平板
を使用し、ゲートは64mmの一辺に１mmの厚さを有
するフイルムゲートが設けられている。溶融体の
流れ方向をMD（Machine Direction）、直角方向
をTD（Transverse Direction）で表示した。曲げ強度、曲げ弾性率はASTM Ｄ―790、熱
変形温度はASTM Ｄ―648に準拠して測定し
た。歯車については、軸径1.0mmφ、歯車のピツチ
円径10mmφ、歯厚1.5mm、歯巾0.8mmのものについ
て、0.4mmφのピンゲートを設け、４個取りにて
成形した。表１にみられるように、本発明組成物は成形収
縮率の絶対値が小さく、かつ異方性も少なく、良
好な成形性を示すとともに、高い曲げ強度、曲げ
弾性率を有し、実施例記載の歯車のような薄肉部
を有する小型で複雑な成形品においても高い強度
を有している。また熱変形温度が極めて高いた
め、広い温度範囲で使用することができ、精密機
械部品としてすぐれた成形材料であることがわか
る。比較例１〜４実施例中の炭素繊維、チタン酸カリウム繊維の
組成を有効な範囲以外の各種配合比について同様
の検討を行つた結果を表１に示す。成形性、異方性、耐熱変形性、歯車強度、反り
などに問題があり、精密機械部品用材料として不
十分である。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１ (A) 下式（）で表わされる反復単位のみを
含み、又は、75重量％を超える割合の該反復単
位と下式（）〜（）で表わされる反復単位
の１種もしくは２種以上の25重量％未満とを含
み、且つ、固有粘度が0.3〜2.6であるポリエー
テルケトン30〜90重量％、 (B) 平均繊維長が0.1〜10mmの炭素繊維５〜60重
量％および (C) 平均繊維長が５〜50μｍで平均繊維径が0.05
〜1.0μｍのチタン酸カリウム繊維５〜60重量
％を含有してなるポリエーテルケトン強化組成
物。