繊維強化ポリアミド樹脂組成物
【課題】 高強度、耐熱性に加え、特に引張強度、曲げ弾性率を改善し、リペレット化、再成形した場合であっても、優れた引張強度、曲げ弾性率とすることができる繊維強化ポリアミド樹脂組成物を提供する。
【解決手段】 ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および強化材（繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）の合計１００質量部と、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を含有する繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【解決手段】 ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および強化材（繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）の合計１００質量部と、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を含有する繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化ポリアミド樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高強度、耐熱性を併せ持ったプラスチック（エンジニアリングプラスチック）の開発が進んでいる。高強度、耐熱性といった要求を満たすため、従来より、ガラス繊維による補強、粘土鉱物による補強など無機フィラーを配合すること等が試みられている。
【０００３】
ガラス繊維による補強では引張強度、曲げ強度等の機械物性の一部の向上がみられるものの、成形品の表面平滑性が著しく悪くなり、かつ比重が高くなる。
【０００４】
特許文献１には、膨潤性層状珪酸塩をポリアミド中にナノオーダーで均一分散させ、機械的強度を向上させた強化ポリアミド樹脂組成物が開示されている。また、特許文献２には、繊維状粘土鉱物をポリアミド中に均一分散させたナイロン複合材料が開示されている。このような方法で得られるポリアミド樹脂組成物は、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物よりも低比重であり、かつ、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械特性、表面平滑性の向上を図ることができる。しかし、それ以上に引張強度を向上させるために、ポリアミドに含有させる粘土鉱物量を増やすと、引張強度が高まる反面、耐衝撃性が大幅に低下し、引張強度と耐衝撃性の何れもをバランスよく向上させつつ、ポリアミドへの粘土鉱物の配合量を増やすことはできなかった。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献３では、ガラス繊維と粘土鉱物を併用し、ガラス繊維により一定の強度を保持しながら、粘土鉱物添加により曲げ弾性率を向上させかつ表面平滑性の向上し、比重低下させる方法が開示されている。しかしながら、ガラス繊維と粘土鉱物を併用した場合、ガラス繊維とポリアミド樹脂の密着性が悪くなり、機械物性、特に引張強度に対して、補強効果が期待できないという問題があった。
【０００６】
一般的に、射出成形等、成形加工時に発生するスプルー、ランナー等の端材は、廃棄されず、粉砕して原料ペレットとして再利用される。この場合、回収された粉砕片は、押出機等を用いリペレット化、または、粉砕片とバージン材を直接混合して、再び成形加工に用いることができるが、そのようにして得られる成形品の機械特性は、バージン材と同等であることが要求される。特許文献３のようなポリアミド樹脂組成物は、含有するガラス繊維が粉砕時に細かく折損している。そのため、折損したガラス繊維を含有するポリアミド樹脂組成物では、再成形した場合に、機械特性を満足する成形品を得ることは難しかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２４８１７６号公報
【特許文献２】特開昭６３−２５１４６１号公報
【特許文献３】特開２００９−３５５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高強度、耐熱性に加え、特に引張強度、曲げ弾性率を改善し、リペレット化、再成形した場合であっても、優れた引張強度、曲げ弾性率とすることができる繊維強化ポリアミド樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材、およびシランカップリング剤とからなる樹脂組成物において、含有する繊維状粘土鉱物と繊維状強化材を特定比率とすることで、引張強度、曲げ弾性率、およびリサイクル性に優れる繊維強化ポリアミド樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に達した。
【００１０】
すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
【００１１】
（１） ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）の合計１００質量部と、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を含有する繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（２） 樹脂組成物に含有するポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、およびシランカップリング剤（ｄ）の質量比率が、（ｄ）／（ａ）＜０．０５、かつ（ｄ）／（ｂ）≧０．０１を満たすことを特徴とする（１）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（３） 繊維状強化材（ｃ）がガラス繊維である（１）または（２）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（４） 繊維状粘土鉱物（ｂ）がセピオライトである（１）〜（３）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（５） シランカップリング剤（ｄ）がアミノ基含有アルコキシシラン化合物である（１）〜（４）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（６） （１）〜（５）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形品。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材、およびシランカップリング剤とからなる樹脂組成物に対し、含有する繊維状粘土鉱物と繊維状強化材を特定比率とすることで、引張強度、曲げ弾性率、およびリサイクル性に優れる繊維強化ポリアミド樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明におけるポリアミド樹脂（ａ）とは、アミノカルボン酸、ラクタムあるいはジア
ミンとジカルボン酸（それらの一対の塩も含まれる）を主たる原料とするアミド結合を主鎖内に有する重合体である。その原料の具体例としては、アミノカルボン酸としては、６−アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸等がある。またラクタムとしてはε−カプロラクタム、ω−ウンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム等がある。ジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等がある。またジカルボン酸としては、アジピン酸、スべリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等がある。またこれらジアミンとジカルボン酸は一対の塩として用いることもできる。
【００１５】
ポリアミド樹脂（ａ）の好ましい例としては、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリ
テトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー（ナイロン６／６６）、ポリウンデカミド（ナイロン１１）、ポリカプロアミド／ポリウンデカミドコポリマー（ナイロン６／１１）、ポリドデカミド（ナイロン１２）、ポリカプロアミド／ポリドデカミドコポリマー（ナイロン６／１２）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）およびこれらの混合物ないし共重合体等が挙げられる。中でもナイロン６、ナイロン６６が特に好ましい。
【００１６】
ポリアミド樹脂（ａ）の相対粘度は特に限定されないが、溶媒として９６質量部硫酸を用い、温度２５℃、濃度１ｇ／ｄｌの条件で測定された相対粘度で １．５〜５．０の範囲にあるものが好ましく、２．０〜４．０がさらに好ましい。相対粘度が１．５未満では、樹脂組成物の機械的強度が低下する。一方、５．０を超えるものでは、流動性が急速に低下する。
【００１７】
本発明で用いる繊維状粘土鉱物（ｂ）は、繊維構造を有する粘土鉱物である。繊維状粘土鉱物（ｂ）の例としては、セピオライト、アタパルジャイト等の微細な繊維構造を有するものが好適であり、粒子間に多くのヒドロキシル基を有するセピオライトが特に好適である。詳細には分っていないが、ポリアミド樹脂に、このような粒子間にヒドロキシル基を有するような繊維状粘土鉱物（ｂ）とシランカップリング剤（ｄ）を配合した場合に、相互の結合力を強くすることができ、顕著に機械的物性の向上を図ることができる。
【００１８】
セピオライトは、一般に二次鉱物としてジャ紋岩中に産出し、アタパルジャイトは、水成岩中の輝石、かくせん石から変質して産出するものである。なお、アタパルジャイトは、用途あるいは産地によりパリゴルスカイトと称される場合もある。また、アタパルジャイトは、粉末化し熱処理（１００℃〜２００℃に加熱）するとゼオライト水が抜けて空洞になり、吸着力が増える。このようなアタパルジャイトは、本発明において特に好適に用いることができる。
【００１９】
繊維状粘土鉱物（ｂ）は、その種類によっても異なるが、一般には、比表面積が１００〜３５０ｍ２／ｇの範囲にあり、吸油量が１００〜３００ｍｌ／１００ｇの範囲にあるものが好適に使用される。比表面積がこの範囲より小さいとシランカップリング剤（ｄ）の収着が小さく、一方この範囲よりも大きくても、それ以上の効果は得られない。
【００２０】
繊維状粘土鉱物（ｂ）の繊維長は、４〜２０μｍであることが好ましく、５〜１０μｍであることがより好ましい。繊維状粘土鉱物（ｂ）の繊維径は、０．１〜5μｍであることが好ましく、０．２〜４μｍであることがより好ましい。繊維状粘土鉱物（ｂ）の繊維長／繊維径で示されるアスペクト比は、０．８〜２００であることが好ましく、１．２５〜５０であることが、取り扱いの点で好ましい。
【００２１】
本発明で用いる繊維状強化材（ｃ）としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維またはそれらの混合からなる繊維が挙げられる。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン、ポリエステル等の有機繊維が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が使用可能であり、また金属を被覆した炭素繊維等もある。本発明において特に好ましいのは、ガラス繊維である。本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、繊維状粘土鉱物との併用を行うことで、引張強度および曲げ弾性率の改善を図るためには、ガラス繊維を用いることが最も好ましい。
【００２２】
本発明においては公知のガラス繊維を用いることができる。また、ガラス繊維は、マトリックス樹脂との密着性、均一分散性の向上のためシランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニア系カップリング剤などのカップリング剤を少なくとも１種類、皮膜形成剤などを含んだ配合する樹脂に適した公知の集束剤により集束され、集束されたガラス繊維ストランドを集めて一定の長さに切断したチョップドストランドの形態で使用される。ガラス繊維の断面形状は、丸型、偏平型、ひょうたん型、まゆ型、長円型、楕円型、矩形またはこれらの類似品などが挙げられる。
【００２３】
本発明において、ガラス繊維の繊維長は、１〜１０ｍｍが好ましく、１．５〜６ｍｍがさらに好ましい。また、ガラス繊維の繊維径は ４〜１３μｍが好ましく、７〜１０μｍがさらに好ましい。ガラス繊維の断面形状が、丸型以外で、例えば、偏平型、ひょうたん型、まゆ型、長円型、楕円型、矩形である場合は、長辺と短辺との比、すなわちアスペクト比は、１．５〜１０ であることが好ましく、２〜８であることがさらに好ましい。
【００２４】
シランカップリング剤（ｄ）としては、ビニルシラン系、アクリルシラン系、エポキシシラン系、アミノシラン系などが挙げられるが、本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、繊維状粘土鉱物（ｂ）のポリアミド樹脂（ａ）との密着性を向上させるためには、アミノシラン系シランカップリング剤が好ましく、アミノ基含有アルコキシシラン化合物を用いることが最も好ましい。
【００２５】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物においては、ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）を（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００質量部となるように用いる。
【００２６】
ポリアミド樹脂（ａ）の配合が５０質量部未満である場合には、得られる成形品の強靭性が不足し、９０質量部を越える場合は、繊維状粘土鉱物（ｂ）や繊維状強化材（ｃ）による補強効果が低下し問題である。また、繊維状粘土鉱物（ｂ）の配合が１０質量部未満である場合は得られる成形品の引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性の向上効果が小さくなり、５０質量部を越えると溶融混練時の操業性が低下し、樹脂ペレットが得られなかったり、樹脂ペレットが得られたとしても、成形品の耐衝撃性が低くなる。さらに、繊維状強化材（ｃ）の配合が１０質量部以上である場合には、 得られる成形品を粉砕、リペレット化、再成形した際に、引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性が低下する。また、繊維状強化材（ｃ）の配合が０質量部であると、リサイクル性は向上するものの、得られる成形品の引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性が向上しない。
【００２７】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、および繊維状強化材（ｃ）の合計１００質量部に対し、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を配合することを必要とする。シランカップリング剤（ｄ）の配合が０．１質量部未満であると、繊維状粘土鉱物（ｂ）とポリアミド樹脂（ａ）間の結合力が小さくなり、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械特性の向上効果が小さくなり、 シランカップリング剤（ｄ）の配合が５質量部を越えると、マトリックス樹脂の可塑化が促進され、マトリックス樹脂であるポリアミド樹脂自体の機械特性が低下する。
【００２８】
また、ポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、およびシランカップリング剤（ｄ）の質量比率が、(ｄ）／(a)＜０．０５、かつ(ｄ）／（ｂ）≧０．０１であるこ
とが好ましい。ここで、ポリアミド樹脂（ａ）に対するシランカップリング剤（ｄ）の質量比が０．０５以上であると、その可塑化が促進され、マトリックス樹脂であるポリアミド樹脂自体の機械特性が低下し、その結果、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性が低下する。また、繊維状粘土鉱物（ｂ）に対するシランカップリング剤（ｄ）の質量比が０．０１未満であると、ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の結合力が小さくなり、引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性の向上効果が小さくなる。
【００２９】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、配合するシランカップリング剤（ｄ）によるポリアミド樹脂（a）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の結合力の向上効果につ
いては、そのメカニズムは詳細には分っていないが、次のように考えられる。シランカップリング剤（ｄ）がポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）の間でグラフト層となり、繊維状粘土鉱物（ｂ）がそのグラフト層を介してポリアミド樹脂（ａ）に強固に結合する。このグラフト層の介在によりポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の親和性を高め、ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）が強固に結合されるものと考える。
【００３０】
従来の繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、ガラス繊維を高充填させ、成形品の引張強度、曲げ強度、および弾性率等の機械特性の向上を図っていた。本発明における繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、前記のようなポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の強固な結合が得られるために、ガラス繊維の配合を減らしても、繊維状粘土鉱物とガラス繊維の併用効果で、ガラス繊維の配合を減らす前と同水準の引張強度、曲げ強度を得ることができる。しかも、繊維径の大きいガラス繊維の一部を繊維状粘土鉱物（ｂ）で代替したので、表面平滑性を向上させることができるばかりでなく、特に曲げ弾性率に優れた繊維強化ポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
【００３１】
さらに、本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、射出成形等、成形加工に用いた場合、発生するスプルー、ランナー等の端材、規格外成形品、使用済み成形品等を回収し、粉砕等を行った後、押出機等を用いリペレット化、または、粉砕片とバージン材を直接混合して、再び成形加工に用いることができる。この際得られた成形品の機械特性は、バージン材と同等の性能が得られ、表面平滑性に優れた成形品とすることができる。
【００３２】
なお、本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を製造するに当たっては、その特性を大きく損なわない限りにおいて、熱安定剤、酸化防止剤、強化材、顔料、着色防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、結晶核剤、離型剤等を添加してもよい。
【００３３】
熱安定剤や酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール類、リン化合物、ヒンダードアミン類、イオウ化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００３４】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を製造する方法としては、二軸押出混練機を用いて混練する方法が好適に用いられる。シリンダーの上流からポリアミド樹脂（ａ）と、繊維状粘土鉱物（ｂ）を供給し、下流側でガラス繊維をサイドフィードする工程が経済的にも好適である。ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）の具体的な供給の仕方としては、均一に分散できる方法であれば特に限定されないが、予め均一分散したポリアミド樹脂（ａ）と、繊維状粘土鉱物（ｂ）を主ホッパーに投入する方法、主ホッパーより別々に計量されたポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）を別々に投入する方法等が選択できる。シランカップリング剤（ｄ）は、液状であり反応性を有するため、二軸押出混練機投入前に雰囲気温度によって固化、または劣化しないように考慮しながら供給する必要がある。投入方法としては、ギアポンプ、プランジャーポンプ、シリンジポンプ、モーノポンプを用いることができるが、計量精度のためにはプランジャーポンプを用いることが好ましい。特に、本発明では、シランカップリング剤（ｄ）は、ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）との結合に寄与しなくてはならないため、結合の度合いに応じて、シランカップリング剤（ｄ）を、主ホッパーより液状添加する方法、二軸押出混練機の途中より、液状で添加する方法を適宜選択することができる。シランカップリング剤（ｄ）の添加方法が適切でないと、以下（１）、（２）の要件を満たすことは難しくなるばかりか、シランカップリング剤（ｄ）がゲル化してしまい、均一分散できないばかりか、ポリアミド樹脂と、繊維状粘土鉱物（ｂ）間の十分な結合が得られない。
【００３５】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物より得られる成形品は、通常の成形加工方法で加工することができ、例えば射出成形、押出成形、吹き込み成形等の熱溶融成形法によって各種の成形品にしたり、有機溶媒溶液からの流延法により薄膜とすることができる。
【００３６】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物ペレットを用いた成形品の成形では、その特性が損なわれない範囲で、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等の有機金属塩を配合することができる。
【００３７】
得られた成形品を粉砕、リペレット化、再成形する方法は、まず、射出成形等、成形加工に用いた場合、発生するスプルー、ランナー等の端材、規格外成形品、使用済み成形品等を回収する。これを、市販の粉砕機にかけ、粉砕する。粉砕片の大きさとしては、成形初期に用いた樹脂ペレットと同等とすることが好ましいが、十分に細かくできない場合は、一辺が１〜２０mm程度の大きさまで粉砕することが好ましい。成形初期に用いた樹脂ペレットより粉砕片が大きいと、押出機等を用いリペレット化する際に、押出機への粉砕片の投入のハンドリング性が悪くなるばかりでなく、得られた樹脂ペレットの均一性が低下するため、好ましくない。なお、リペレット化の際、注意すべきことは、投入する粉砕片の水分管理を行うことである。水分管理の方法としては、予め乾燥機で粉砕片の有する水分率を低下させるか、押出機で再溶融させる際に、ベント等を用いて真空脱気することが好ましい。このようにして得られた粉砕片、または樹脂ペレットは、単体で用いてもよいし、バージン材と混合して、成形加工に用いることもできる。粉砕片または樹脂ペレットと、バージン材は、粉砕片または樹脂ペレット３０〜９９質量％と、バージン材１〜７０質量％の混合比率で用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物より得られる成形品は、高強度、耐熱性、リサイクル性に優れるために、自動車用部品、電気部品、家庭用品等に用いることができる。さらには、従来の繊維強化ポリアミド樹脂組成物の機械的特性に比べ、特に引張強度、曲げ弾性率、および表面平滑性に優れているため、例えば、自動車のトランスミッション周り、エンジン周りで使用される部品に用いる部品として使用できる。具体的には、自動車のトランスミッション周りとしては、シフトレバー、ギアボックス等の台座に用いるベースプレート、エンジン周りとしては、シリンダーヘッドカバー、エンジンマウント、エアインテークマニホールド、スロットルボディ、エアインテークパイプ、ラジエータタンク、ラジエータサポート、ウォーターポンプレンレット、ウォーターポンプアウトレット、サーモスタットハウジング、クーリングファン、ファンシュラウド、オイルパン、オイルフィルターハウジング、オイルフィルターキャップ、オイルレベルゲージ、タイミングベルトカバー、エンジンカバー等に好適に用いられる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例に用いた原料および物性測定方法は次の通りである。
【００４０】
１．原料
（１） ポリアミド樹脂
・ ポリアミド６（ユニチカ社製Ａ１０３０ＢＲＬ； 相対粘度２．６）
（２） 繊維状粘土鉱物
・ セピオライト（楠本化成社製ＰＡＮＧＥＬ−ＨＶ；長さ：０．２〜２μｍ、幅：０．１〜０．３μｍ，厚さ：０．０５〜０．１μｍ、表面積：３２０ｍ２／ｇ、総気孔度：０．７０ｃｍ２／ｇ）
（３）ガラス繊維
・ オーウェンスコーニングジャパン製ＪＡＦＴ６９２、繊径９μｍ
（４） シランカップリング剤
・ Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製 ＫＢＭ−６０３）
【００４１】
２．測定方法
得られた繊維強化樹脂組成物を十分に乾燥した後、射出成形機（東芝機械製：ＥＣ−１００型）を用いてシリンダ温度２６０℃、金型温度１００℃、射出時間２０秒、冷却時間１０秒で射出成形し下記評価用の成形品を得た。
【００４２】
（１）引張強度
ＡＳＴＭ−Ｄ−６３８に記載の方法に準じて測定した。
（２）曲げ強度および曲げ弾性率
ＡＳＴＭ−Ｄ−７９０に記載の方法に準じて測定した。
（３）アイゾット衝撃強度
ＡＳＴＭ −Ｄ−２５６に記載の方法に準じて測定した。
（４）成形品の表面外観
上記（１）引張強度測定で用いた成形品を目視で観察し、表面外観を評価した。
○ ： 凹凸がなく、成形品表面が平滑である。
× ： 成形品表面に凹凸が認められる。
（５）リサイクル性
上記（１）〜（３）の評価で用いた成形品を成形する際、排出したスプルー、ランナーを粉砕機（ホーライ社製ＵＣ-１４０Ｃ型）にて、５〜１０ｍｍサイズの粉砕片となるまで細かく粉砕した。前記粉砕片を８０℃で１５ｈｒ真空乾燥をし、粉砕片１００％を用いて、上記（１）引張強度、（２）曲げ強度および曲げ弾性率を再評価した。
バージン材を用いて成形した評価値（初期値）と、１回粉砕後のリサイクル品の評価値（リサイクル値）を用い、次式により、特性値（１）、（２）における保持率として算出した。
保持率＝（リサイクル値）／（初期値）×１００
保持率が９０％以上を実用に耐えうるものと判断した。
【００４３】
実施例１
ポリアミド樹脂６５質量部とセピオライト３０質量部をドライブレンドし二軸押出機（東芝機械製：ＴＥＭ２６ＳＳ、スクリュ径２６ｍｍ）の主ホッパーに供給した。また、別供給により主ホッパーよりシランカップリング剤を液状添加し、２８０℃で溶融した。途中サイドフィーダーよりガラス繊維５質量部を供給し、十分に溶融混練させ、ストランド状に押出して冷却固化した後、ペレット状に切断し繊維強化ポリアミド樹脂組成物を得た。ここで、シランカップリング剤の配合は、ポリアミド樹脂、セピオライトの合計１００質量部に対し、２質量部とした。 得られた繊維強化ポリアミド樹脂組成物を十分に乾燥した後、射出成形機（東芝機械製：ＥＣ−１００型）を用いてシリンダ温度２６０℃、金型温度１００℃、射出時間２０秒、冷却時間１０秒で射出成形し評価用の成形品を得た。得られた成形品を用いて各評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
実施例２〜５
表1に記載のポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材の配合とした以外は、実施例１と同様の操作を行って、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の作製を行い、得られた成形品を用いて各評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００４６】
比較例１〜７
表1に記載のポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材の配合とした以外は、実施例１と同様の操作で、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の作製を行い、得られた成形品を用いて各評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
実施例１〜５は、所定の配合に従い、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の作成を行ったため、引張強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度、表面外観、リサイクル性に優れた成形品を得ることができた。
【００４９】
比較例１
ガラス繊維を配合しなかったために、リサイクル後の機械特性の保持率は高かったが、ガラス繊維による補強効果が得られず、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５０】
比較例２
シランカップリング剤を配合しなかったために、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５１】
比較例３
シランカップリング剤の配合が過多であったため、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５２】
比較例４
シランカップリング剤の配合が過少であったため、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５３】
比較例５〜７
ガラス繊維の配合が過多であったため、リサイクル性が低下した。また、ガラス繊維の配合が多いほど、リサイクル後の、機械特性の保持率は低下した。さらに、比較例６では、ガラス繊維の配合が特に過剰であったため、成形品の表面外観もリサイクル前、リサイクル後ともに劣った。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化ポリアミド樹脂組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高強度、耐熱性を併せ持ったプラスチック（エンジニアリングプラスチック）の開発が進んでいる。高強度、耐熱性といった要求を満たすため、従来より、ガラス繊維による補強、粘土鉱物による補強など無機フィラーを配合すること等が試みられている。
【０００３】
ガラス繊維による補強では引張強度、曲げ強度等の機械物性の一部の向上がみられるものの、成形品の表面平滑性が著しく悪くなり、かつ比重が高くなる。
【０００４】
特許文献１には、膨潤性層状珪酸塩をポリアミド中にナノオーダーで均一分散させ、機械的強度を向上させた強化ポリアミド樹脂組成物が開示されている。また、特許文献２には、繊維状粘土鉱物をポリアミド中に均一分散させたナイロン複合材料が開示されている。このような方法で得られるポリアミド樹脂組成物は、ガラス繊維強化ポリアミド樹脂組成物よりも低比重であり、かつ、引張強度，曲げ強度，弾性率等の機械特性、表面平滑性の向上を図ることができる。しかし、それ以上に引張強度を向上させるために、ポリアミドに含有させる粘土鉱物量を増やすと、引張強度が高まる反面、耐衝撃性が大幅に低下し、引張強度と耐衝撃性の何れもをバランスよく向上させつつ、ポリアミドへの粘土鉱物の配合量を増やすことはできなかった。
【０００５】
このような問題に対し、特許文献３では、ガラス繊維と粘土鉱物を併用し、ガラス繊維により一定の強度を保持しながら、粘土鉱物添加により曲げ弾性率を向上させかつ表面平滑性の向上し、比重低下させる方法が開示されている。しかしながら、ガラス繊維と粘土鉱物を併用した場合、ガラス繊維とポリアミド樹脂の密着性が悪くなり、機械物性、特に引張強度に対して、補強効果が期待できないという問題があった。
【０００６】
一般的に、射出成形等、成形加工時に発生するスプルー、ランナー等の端材は、廃棄されず、粉砕して原料ペレットとして再利用される。この場合、回収された粉砕片は、押出機等を用いリペレット化、または、粉砕片とバージン材を直接混合して、再び成形加工に用いることができるが、そのようにして得られる成形品の機械特性は、バージン材と同等であることが要求される。特許文献３のようなポリアミド樹脂組成物は、含有するガラス繊維が粉砕時に細かく折損している。そのため、折損したガラス繊維を含有するポリアミド樹脂組成物では、再成形した場合に、機械特性を満足する成形品を得ることは難しかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２４８１７６号公報
【特許文献２】特開昭６３−２５１４６１号公報
【特許文献３】特開２００９−３５５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、高強度、耐熱性に加え、特に引張強度、曲げ弾性率を改善し、リペレット化、再成形した場合であっても、優れた引張強度、曲げ弾性率とすることができる繊維強化ポリアミド樹脂組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材、およびシランカップリング剤とからなる樹脂組成物において、含有する繊維状粘土鉱物と繊維状強化材を特定比率とすることで、引張強度、曲げ弾性率、およびリサイクル性に優れる繊維強化ポリアミド樹脂組成物が得られることを見出し、本発明に達した。
【００１０】
すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
【００１１】
（１） ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）の合計１００質量部と、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を含有する繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（２） 樹脂組成物に含有するポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、およびシランカップリング剤（ｄ）の質量比率が、（ｄ）／（ａ）＜０．０５、かつ（ｄ）／（ｂ）≧０．０１を満たすことを特徴とする（１）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（３） 繊維状強化材（ｃ）がガラス繊維である（１）または（２）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（４） 繊維状粘土鉱物（ｂ）がセピオライトである（１）〜（３）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（５） シランカップリング剤（ｄ）がアミノ基含有アルコキシシラン化合物である（１）〜（４）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
（６） （１）〜（５）の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形品。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材、およびシランカップリング剤とからなる樹脂組成物に対し、含有する繊維状粘土鉱物と繊維状強化材を特定比率とすることで、引張強度、曲げ弾性率、およびリサイクル性に優れる繊維強化ポリアミド樹脂組成物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１４】
本発明におけるポリアミド樹脂（ａ）とは、アミノカルボン酸、ラクタムあるいはジア
ミンとジカルボン酸（それらの一対の塩も含まれる）を主たる原料とするアミド結合を主鎖内に有する重合体である。その原料の具体例としては、アミノカルボン酸としては、６−アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸等がある。またラクタムとしてはε−カプロラクタム、ω−ウンデカノラクタム、ω−ラウロラクタム等がある。ジアミンとしては、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等がある。またジカルボン酸としては、アジピン酸、スべリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等がある。またこれらジアミンとジカルボン酸は一対の塩として用いることもできる。
【００１５】
ポリアミド樹脂（ａ）の好ましい例としては、ポリカプロアミド（ナイロン６）、ポリ
テトラメチレンアジパミド（ナイロン４６）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）、ポリカプロアミド／ポリヘキサメチレンアジパミドコポリマー（ナイロン６／６６）、ポリウンデカミド（ナイロン１１）、ポリカプロアミド／ポリウンデカミドコポリマー（ナイロン６／１１）、ポリドデカミド（ナイロン１２）、ポリカプロアミド／ポリドデカミドコポリマー（ナイロン６／１２）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６１０）、ポリヘキサメチレンドデカミド（ナイロン６１２）、ポリウンデカメチレンアジパミド（ナイロン１１６）およびこれらの混合物ないし共重合体等が挙げられる。中でもナイロン６、ナイロン６６が特に好ましい。
【００１６】
ポリアミド樹脂（ａ）の相対粘度は特に限定されないが、溶媒として９６質量部硫酸を用い、温度２５℃、濃度１ｇ／ｄｌの条件で測定された相対粘度で １．５〜５．０の範囲にあるものが好ましく、２．０〜４．０がさらに好ましい。相対粘度が１．５未満では、樹脂組成物の機械的強度が低下する。一方、５．０を超えるものでは、流動性が急速に低下する。
【００１７】
本発明で用いる繊維状粘土鉱物（ｂ）は、繊維構造を有する粘土鉱物である。繊維状粘土鉱物（ｂ）の例としては、セピオライト、アタパルジャイト等の微細な繊維構造を有するものが好適であり、粒子間に多くのヒドロキシル基を有するセピオライトが特に好適である。詳細には分っていないが、ポリアミド樹脂に、このような粒子間にヒドロキシル基を有するような繊維状粘土鉱物（ｂ）とシランカップリング剤（ｄ）を配合した場合に、相互の結合力を強くすることができ、顕著に機械的物性の向上を図ることができる。
【００１８】
セピオライトは、一般に二次鉱物としてジャ紋岩中に産出し、アタパルジャイトは、水成岩中の輝石、かくせん石から変質して産出するものである。なお、アタパルジャイトは、用途あるいは産地によりパリゴルスカイトと称される場合もある。また、アタパルジャイトは、粉末化し熱処理（１００℃〜２００℃に加熱）するとゼオライト水が抜けて空洞になり、吸着力が増える。このようなアタパルジャイトは、本発明において特に好適に用いることができる。
【００１９】
繊維状粘土鉱物（ｂ）は、その種類によっても異なるが、一般には、比表面積が１００〜３５０ｍ２／ｇの範囲にあり、吸油量が１００〜３００ｍｌ／１００ｇの範囲にあるものが好適に使用される。比表面積がこの範囲より小さいとシランカップリング剤（ｄ）の収着が小さく、一方この範囲よりも大きくても、それ以上の効果は得られない。
【００２０】
繊維状粘土鉱物（ｂ）の繊維長は、４〜２０μｍであることが好ましく、５〜１０μｍであることがより好ましい。繊維状粘土鉱物（ｂ）の繊維径は、０．１〜5μｍであることが好ましく、０．２〜４μｍであることがより好ましい。繊維状粘土鉱物（ｂ）の繊維長／繊維径で示されるアスペクト比は、０．８〜２００であることが好ましく、１．２５〜５０であることが、取り扱いの点で好ましい。
【００２１】
本発明で用いる繊維状強化材（ｃ）としては、無機繊維、有機繊維、金属繊維またはそれらの混合からなる繊維が挙げられる。無機繊維としては、炭素繊維、黒鉛繊維、炭化珪素繊維、アルミナ繊維、タングステンカーバイド繊維、ボロン繊維、ガラス繊維などが挙げられる。有機繊維としては、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維、その他一般のナイロン、ポリエステル等の有機繊維が挙げられる。金属繊維としては、ステンレス、鉄等の繊維が使用可能であり、また金属を被覆した炭素繊維等もある。本発明において特に好ましいのは、ガラス繊維である。本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、繊維状粘土鉱物との併用を行うことで、引張強度および曲げ弾性率の改善を図るためには、ガラス繊維を用いることが最も好ましい。
【００２２】
本発明においては公知のガラス繊維を用いることができる。また、ガラス繊維は、マトリックス樹脂との密着性、均一分散性の向上のためシランカップリング剤、チタン系カップリング剤、ジルコニア系カップリング剤などのカップリング剤を少なくとも１種類、皮膜形成剤などを含んだ配合する樹脂に適した公知の集束剤により集束され、集束されたガラス繊維ストランドを集めて一定の長さに切断したチョップドストランドの形態で使用される。ガラス繊維の断面形状は、丸型、偏平型、ひょうたん型、まゆ型、長円型、楕円型、矩形またはこれらの類似品などが挙げられる。
【００２３】
本発明において、ガラス繊維の繊維長は、１〜１０ｍｍが好ましく、１．５〜６ｍｍがさらに好ましい。また、ガラス繊維の繊維径は ４〜１３μｍが好ましく、７〜１０μｍがさらに好ましい。ガラス繊維の断面形状が、丸型以外で、例えば、偏平型、ひょうたん型、まゆ型、長円型、楕円型、矩形である場合は、長辺と短辺との比、すなわちアスペクト比は、１．５〜１０ であることが好ましく、２〜８であることがさらに好ましい。
【００２４】
シランカップリング剤（ｄ）としては、ビニルシラン系、アクリルシラン系、エポキシシラン系、アミノシラン系などが挙げられるが、本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、繊維状粘土鉱物（ｂ）のポリアミド樹脂（ａ）との密着性を向上させるためには、アミノシラン系シランカップリング剤が好ましく、アミノ基含有アルコキシシラン化合物を用いることが最も好ましい。
【００２５】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物においては、ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）を（ａ）＋（ｂ）＋（ｃ）＝１００質量部となるように用いる。
【００２６】
ポリアミド樹脂（ａ）の配合が５０質量部未満である場合には、得られる成形品の強靭性が不足し、９０質量部を越える場合は、繊維状粘土鉱物（ｂ）や繊維状強化材（ｃ）による補強効果が低下し問題である。また、繊維状粘土鉱物（ｂ）の配合が１０質量部未満である場合は得られる成形品の引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性の向上効果が小さくなり、５０質量部を越えると溶融混練時の操業性が低下し、樹脂ペレットが得られなかったり、樹脂ペレットが得られたとしても、成形品の耐衝撃性が低くなる。さらに、繊維状強化材（ｃ）の配合が１０質量部以上である場合には、 得られる成形品を粉砕、リペレット化、再成形した際に、引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性が低下する。また、繊維状強化材（ｃ）の配合が０質量部であると、リサイクル性は向上するものの、得られる成形品の引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性が向上しない。
【００２７】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、ポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、および繊維状強化材（ｃ）の合計１００質量部に対し、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を配合することを必要とする。シランカップリング剤（ｄ）の配合が０．１質量部未満であると、繊維状粘土鉱物（ｂ）とポリアミド樹脂（ａ）間の結合力が小さくなり、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率等の機械特性の向上効果が小さくなり、 シランカップリング剤（ｄ）の配合が５質量部を越えると、マトリックス樹脂の可塑化が促進され、マトリックス樹脂であるポリアミド樹脂自体の機械特性が低下する。
【００２８】
また、ポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、およびシランカップリング剤（ｄ）の質量比率が、(ｄ）／(a)＜０．０５、かつ(ｄ）／（ｂ）≧０．０１であるこ
とが好ましい。ここで、ポリアミド樹脂（ａ）に対するシランカップリング剤（ｄ）の質量比が０．０５以上であると、その可塑化が促進され、マトリックス樹脂であるポリアミド樹脂自体の機械特性が低下し、その結果、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性が低下する。また、繊維状粘土鉱物（ｂ）に対するシランカップリング剤（ｄ）の質量比が０．０１未満であると、ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の結合力が小さくなり、引張強度，曲げ強度，曲げ弾性率等の機械特性の向上効果が小さくなる。
【００２９】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物において、配合するシランカップリング剤（ｄ）によるポリアミド樹脂（a）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の結合力の向上効果につ
いては、そのメカニズムは詳細には分っていないが、次のように考えられる。シランカップリング剤（ｄ）がポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）の間でグラフト層となり、繊維状粘土鉱物（ｂ）がそのグラフト層を介してポリアミド樹脂（ａ）に強固に結合する。このグラフト層の介在によりポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の親和性を高め、ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）が強固に結合されるものと考える。
【００３０】
従来の繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、ガラス繊維を高充填させ、成形品の引張強度、曲げ強度、および弾性率等の機械特性の向上を図っていた。本発明における繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、前記のようなポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）間の強固な結合が得られるために、ガラス繊維の配合を減らしても、繊維状粘土鉱物とガラス繊維の併用効果で、ガラス繊維の配合を減らす前と同水準の引張強度、曲げ強度を得ることができる。しかも、繊維径の大きいガラス繊維の一部を繊維状粘土鉱物（ｂ）で代替したので、表面平滑性を向上させることができるばかりでなく、特に曲げ弾性率に優れた繊維強化ポリアミド樹脂組成物を得ることができる。
【００３１】
さらに、本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物は、射出成形等、成形加工に用いた場合、発生するスプルー、ランナー等の端材、規格外成形品、使用済み成形品等を回収し、粉砕等を行った後、押出機等を用いリペレット化、または、粉砕片とバージン材を直接混合して、再び成形加工に用いることができる。この際得られた成形品の機械特性は、バージン材と同等の性能が得られ、表面平滑性に優れた成形品とすることができる。
【００３２】
なお、本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を製造するに当たっては、その特性を大きく損なわない限りにおいて、熱安定剤、酸化防止剤、強化材、顔料、着色防止剤、耐候剤、難燃剤、可塑剤、結晶核剤、離型剤等を添加してもよい。
【００３３】
熱安定剤や酸化防止剤としては、例えばヒンダードフェノール類、リン化合物、ヒンダードアミン類、イオウ化合物、銅化合物、アルカリ金属のハロゲン化物あるいはこれらの混合物が挙げられる。
【００３４】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を製造する方法としては、二軸押出混練機を用いて混練する方法が好適に用いられる。シリンダーの上流からポリアミド樹脂（ａ）と、繊維状粘土鉱物（ｂ）を供給し、下流側でガラス繊維をサイドフィードする工程が経済的にも好適である。ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）の具体的な供給の仕方としては、均一に分散できる方法であれば特に限定されないが、予め均一分散したポリアミド樹脂（ａ）と、繊維状粘土鉱物（ｂ）を主ホッパーに投入する方法、主ホッパーより別々に計量されたポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）を別々に投入する方法等が選択できる。シランカップリング剤（ｄ）は、液状であり反応性を有するため、二軸押出混練機投入前に雰囲気温度によって固化、または劣化しないように考慮しながら供給する必要がある。投入方法としては、ギアポンプ、プランジャーポンプ、シリンジポンプ、モーノポンプを用いることができるが、計量精度のためにはプランジャーポンプを用いることが好ましい。特に、本発明では、シランカップリング剤（ｄ）は、ポリアミド樹脂（ａ）と繊維状粘土鉱物（ｂ）との結合に寄与しなくてはならないため、結合の度合いに応じて、シランカップリング剤（ｄ）を、主ホッパーより液状添加する方法、二軸押出混練機の途中より、液状で添加する方法を適宜選択することができる。シランカップリング剤（ｄ）の添加方法が適切でないと、以下（１）、（２）の要件を満たすことは難しくなるばかりか、シランカップリング剤（ｄ）がゲル化してしまい、均一分散できないばかりか、ポリアミド樹脂と、繊維状粘土鉱物（ｂ）間の十分な結合が得られない。
【００３５】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物より得られる成形品は、通常の成形加工方法で加工することができ、例えば射出成形、押出成形、吹き込み成形等の熱溶融成形法によって各種の成形品にしたり、有機溶媒溶液からの流延法により薄膜とすることができる。
【００３６】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物ペレットを用いた成形品の成形では、その特性が損なわれない範囲で、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム等の有機金属塩を配合することができる。
【００３７】
得られた成形品を粉砕、リペレット化、再成形する方法は、まず、射出成形等、成形加工に用いた場合、発生するスプルー、ランナー等の端材、規格外成形品、使用済み成形品等を回収する。これを、市販の粉砕機にかけ、粉砕する。粉砕片の大きさとしては、成形初期に用いた樹脂ペレットと同等とすることが好ましいが、十分に細かくできない場合は、一辺が１〜２０mm程度の大きさまで粉砕することが好ましい。成形初期に用いた樹脂ペレットより粉砕片が大きいと、押出機等を用いリペレット化する際に、押出機への粉砕片の投入のハンドリング性が悪くなるばかりでなく、得られた樹脂ペレットの均一性が低下するため、好ましくない。なお、リペレット化の際、注意すべきことは、投入する粉砕片の水分管理を行うことである。水分管理の方法としては、予め乾燥機で粉砕片の有する水分率を低下させるか、押出機で再溶融させる際に、ベント等を用いて真空脱気することが好ましい。このようにして得られた粉砕片、または樹脂ペレットは、単体で用いてもよいし、バージン材と混合して、成形加工に用いることもできる。粉砕片または樹脂ペレットと、バージン材は、粉砕片または樹脂ペレット３０〜９９質量％と、バージン材１〜７０質量％の混合比率で用いることが好ましい。
【００３８】
本発明の繊維強化ポリアミド樹脂組成物より得られる成形品は、高強度、耐熱性、リサイクル性に優れるために、自動車用部品、電気部品、家庭用品等に用いることができる。さらには、従来の繊維強化ポリアミド樹脂組成物の機械的特性に比べ、特に引張強度、曲げ弾性率、および表面平滑性に優れているため、例えば、自動車のトランスミッション周り、エンジン周りで使用される部品に用いる部品として使用できる。具体的には、自動車のトランスミッション周りとしては、シフトレバー、ギアボックス等の台座に用いるベースプレート、エンジン周りとしては、シリンダーヘッドカバー、エンジンマウント、エアインテークマニホールド、スロットルボディ、エアインテークパイプ、ラジエータタンク、ラジエータサポート、ウォーターポンプレンレット、ウォーターポンプアウトレット、サーモスタットハウジング、クーリングファン、ファンシュラウド、オイルパン、オイルフィルターハウジング、オイルフィルターキャップ、オイルレベルゲージ、タイミングベルトカバー、エンジンカバー等に好適に用いられる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例および比較例に用いた原料および物性測定方法は次の通りである。
【００４０】
１．原料
（１） ポリアミド樹脂
・ ポリアミド６（ユニチカ社製Ａ１０３０ＢＲＬ； 相対粘度２．６）
（２） 繊維状粘土鉱物
・ セピオライト（楠本化成社製ＰＡＮＧＥＬ−ＨＶ；長さ：０．２〜２μｍ、幅：０．１〜０．３μｍ，厚さ：０．０５〜０．１μｍ、表面積：３２０ｍ２／ｇ、総気孔度：０．７０ｃｍ２／ｇ）
（３）ガラス繊維
・ オーウェンスコーニングジャパン製ＪＡＦＴ６９２、繊径９μｍ
（４） シランカップリング剤
・ Ｎ−２−（アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン（信越化学工業製 ＫＢＭ−６０３）
【００４１】
２．測定方法
得られた繊維強化樹脂組成物を十分に乾燥した後、射出成形機（東芝機械製：ＥＣ−１００型）を用いてシリンダ温度２６０℃、金型温度１００℃、射出時間２０秒、冷却時間１０秒で射出成形し下記評価用の成形品を得た。
【００４２】
（１）引張強度
ＡＳＴＭ−Ｄ−６３８に記載の方法に準じて測定した。
（２）曲げ強度および曲げ弾性率
ＡＳＴＭ−Ｄ−７９０に記載の方法に準じて測定した。
（３）アイゾット衝撃強度
ＡＳＴＭ −Ｄ−２５６に記載の方法に準じて測定した。
（４）成形品の表面外観
上記（１）引張強度測定で用いた成形品を目視で観察し、表面外観を評価した。
○ ： 凹凸がなく、成形品表面が平滑である。
× ： 成形品表面に凹凸が認められる。
（５）リサイクル性
上記（１）〜（３）の評価で用いた成形品を成形する際、排出したスプルー、ランナーを粉砕機（ホーライ社製ＵＣ-１４０Ｃ型）にて、５〜１０ｍｍサイズの粉砕片となるまで細かく粉砕した。前記粉砕片を８０℃で１５ｈｒ真空乾燥をし、粉砕片１００％を用いて、上記（１）引張強度、（２）曲げ強度および曲げ弾性率を再評価した。
バージン材を用いて成形した評価値（初期値）と、１回粉砕後のリサイクル品の評価値（リサイクル値）を用い、次式により、特性値（１）、（２）における保持率として算出した。
保持率＝（リサイクル値）／（初期値）×１００
保持率が９０％以上を実用に耐えうるものと判断した。
【００４３】
実施例１
ポリアミド樹脂６５質量部とセピオライト３０質量部をドライブレンドし二軸押出機（東芝機械製：ＴＥＭ２６ＳＳ、スクリュ径２６ｍｍ）の主ホッパーに供給した。また、別供給により主ホッパーよりシランカップリング剤を液状添加し、２８０℃で溶融した。途中サイドフィーダーよりガラス繊維５質量部を供給し、十分に溶融混練させ、ストランド状に押出して冷却固化した後、ペレット状に切断し繊維強化ポリアミド樹脂組成物を得た。ここで、シランカップリング剤の配合は、ポリアミド樹脂、セピオライトの合計１００質量部に対し、２質量部とした。 得られた繊維強化ポリアミド樹脂組成物を十分に乾燥した後、射出成形機（東芝機械製：ＥＣ−１００型）を用いてシリンダ温度２６０℃、金型温度１００℃、射出時間２０秒、冷却時間１０秒で射出成形し評価用の成形品を得た。得られた成形品を用いて各評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
実施例２〜５
表1に記載のポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材の配合とした以外は、実施例１と同様の操作を行って、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の作製を行い、得られた成形品を用いて各評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００４６】
比較例１〜７
表1に記載のポリアミド樹脂、繊維状粘土鉱物、繊維状強化材の配合とした以外は、実施例１と同様の操作で、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の作製を行い、得られた成形品を用いて各評価を行なった。その結果を表１に示す。
【００４７】
【表２】
【００４８】
実施例１〜５は、所定の配合に従い、繊維強化ポリアミド樹脂組成物の作成を行ったため、引張強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度、表面外観、リサイクル性に優れた成形品を得ることができた。
【００４９】
比較例１
ガラス繊維を配合しなかったために、リサイクル後の機械特性の保持率は高かったが、ガラス繊維による補強効果が得られず、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５０】
比較例２
シランカップリング剤を配合しなかったために、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５１】
比較例３
シランカップリング剤の配合が過多であったため、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５２】
比較例４
シランカップリング剤の配合が過少であったため、引張強度、曲げ強度、曲げ弾性率、アイゾット衝撃強度に劣った。
【００５３】
比較例５〜７
ガラス繊維の配合が過多であったため、リサイクル性が低下した。また、ガラス繊維の配合が多いほど、リサイクル後の、機械特性の保持率は低下した。さらに、比較例６では、ガラス繊維の配合が特に過剰であったため、成形品の表面外観もリサイクル前、リサイクル後ともに劣った。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）の合計１００質量部と、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を含有する繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項２】
ポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、およびシランカップリング剤（ｄ）の質量比率が、（ｄ）／（ａ）＜０．０５、かつ（ｄ）／（ｂ）≧０．０１を満たすことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項３】
繊維状強化材（ｃ）がガラス繊維である請求項１または２記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項４】
繊維状粘土鉱物（ｂ）がセピオライトである請求項１〜３いずれかに記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項５】
シランカップリング剤（ｄ）がアミノ基含有アルコキシシラン化合物である請求項１〜４いずれかに記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形品。
【請求項１】
ポリアミド樹脂（ａ）５０〜９０質量部、繊維状粘土鉱物（ｂ）１０〜５０質量部、および繊維状強化材（ｃ）１０質量部未満（但し、０を除く）の合計１００質量部と、シランカップリング剤（ｄ）０．１〜５質量部を含有する繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項２】
ポリアミド樹脂（ａ）、繊維状粘土鉱物（ｂ）、およびシランカップリング剤（ｄ）の質量比率が、（ｄ）／（ａ）＜０．０５、かつ（ｄ）／（ｂ）≧０．０１を満たすことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項３】
繊維状強化材（ｃ）がガラス繊維である請求項１または２記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項４】
繊維状粘土鉱物（ｂ）がセピオライトである請求項１〜３いずれかに記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項５】
シランカップリング剤（ｄ）がアミノ基含有アルコキシシラン化合物である請求項１〜４いずれかに記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物。
【請求項６】
請求項１〜５いずれかに記載の繊維強化ポリアミド樹脂組成物を成形してなる成形品。
【公開番号】特開２０１１−２１９６０３（Ｐ２０１１−２１９６０３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８９５３５（Ｐ２０１０−８９５３５）
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００００４５０３）ユニチカ株式会社 (1,214)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【出願人】（０００００４５０３）ユニチカ株式会社 (1,214)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]