(57)【要約】【課題】  成形性、特に射出成形性に優れ、得られる成形体が軽量でありながら機械的強度が高く、絶縁性、耐蝕性、非磁性にも優れ、複雑な形状かつ自由な形状であっても再現性よく、寸法精度に優れた成形体を製造することができる、成形用材料を提供する。【解決手段】  成形用材料は、２種類の非水硬性粉体と樹脂とを含み、該樹脂は熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であってその含有率は総容量に対して４０容量％以下であり、該２種類の非水硬性粉体は、５〜５０μｍの平均粒径を有するフライアッシュと、前記フライアッシュの１０分の１以下の平均粒径を有するシリカヒュームであり、該成形用材料を用いて成形性等に優れた成形体を得ることができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水硬性粉体と樹脂とを含み、該樹脂は熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であってその含有率は総容量に対して４０容量％以下であり、該非水硬性粉体は、５〜５０μｍの平均粒径を有するフライアッシュと、前記フライアッシュの１０分の１以下の平均粒径を有するシリカヒュームとからなる混合粉体であることを特徴とする、成形用材料。
【請求項２】
請求項１記載の成形用材料において、前記樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド及び液晶ポリエステルからなる群より選ばれることを特徴とする、成形用材料。
【請求項３】
請求項１または２記載の成形用材料において、更に強化材を含有することを特徴とする、成形用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は成形用材料に関し、特に軽量かつ高強度であり、耐蝕性に優れ、磁化せず、寸法安定性に優れる複雑な形状の成形体を製造することができる成形用材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、例えば、各種の電気電子部品や機械部品を接合・固定する際に、ボルト、ナット、ワッシャー等の螺子部品が利用されている。
かかる螺子部品は、各種部品の特性や用途に応じて、接合・固定に係る機能以外の付加的な特性が求められるようになっている。例えば、トランスやコンデンサなどの重電部品においては絶縁性が、船舶の計器などの海洋部品などには耐蝕性が、携帯電話などの電磁波を利用する部品では非磁性が、各々求められている。
【０００３】
このような螺子部品としては、鉄、ステンレスなどの金属材料を利用したものが一般的であるが、金属製の螺子部品は、比重が大きく、導電性を有し、錆びが発生し易く、しかも磁化し易い等の欠点を有する。従って、これらの特性により不具合を生じる部品・機器の接合・固定には、金属製螺子部品が利用できない。
【０００４】
一方、軽量化や絶縁性が求められる部品には、プラスチック製の螺子部品も利用されている。
しかしながら、プラスチック製螺子部品は、金属製螺子部品と比較して伸び易く、締め付け時の締め具合の判断が難しく、また、曲げ弾性係数が小さく、一定加重に対する変形量が大きいため、締付けトルクが先端まで伝わりにくく、さらには、クリープによる変形が大きいため、螺子が緩むなどの長期的な寸法変化が起こり易いという欠点を有している。
【０００５】
このような金属製部品等に替わる成形体を製造する成形用材料としては、特開２００３−６４２６６号公報に記載されているように、フィラーと熱可塑性樹脂とを含有するフィラー高充填樹脂組成物が提案されている。このような成形材料を用いて得られた成形品は金属製部品と比較して軽量化でき、機械的強度もプラスチック製より高く設定することが可能ではあるが、フィラーとして導電性材料が多用化されているため、導電性を有し、絶縁性が求められる箇所では利用することが困難であるという欠点を有する。また、大きさを特定した組み合わせのフィラーを使用していないため、成形性が悪くなり、更に均一な性状を有する成形品が製造できす、曲げ弾性率等の機械的強度が劣るという欠点も有する。
【特許文献１】特開２００３−６４２６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記の問題を解消し、成形性、特に射出成形性に優れ、得られる成形体が軽量でありながら機械的強度が高く、絶縁性、耐蝕性、非磁性にも優れ、複雑な形状かつ自由な形状であっても再現性よく、寸法精度に優れた成形体を製造することができる、成形用材料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記問題を達成すべく研究を重ねた結果、特定の２種類の非水硬性粉体と樹脂とを含有し、特に導電性を有さない特定の２種類の非水硬性粉体と樹脂とを含有する材料であって、特定の２種類の平均粒径関係を有する非水硬性粉体と、一定量以下の樹脂とを含有する材料を使用することで、成形性、特に射出成形性に優れ、得られる成形体が、高強度である上、軽量であり、絶縁性、耐蝕性、非磁性及び寸法安定性を向上できることを見出した。
【０００８】
本発明の成形用材料は、非水硬性粉体と樹脂とを含み、該樹脂は熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂であってその含有率は総容量に対して４０容量％以下であり、該非水硬性粉体は、５〜５０μｍの平均粒径を有するフライアッシュと、前記フライアッシュの１０分の１以下の平均粒径を有するシリカヒュームとからなる混合粉体であることを特徴とする。
【０００９】
好適には、前記本発明の成形用材料において、前記樹脂は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド及び液晶ポリエステルからなる群より選ばれることを特徴とする
さらに好適には、前記本発明の成形用材料において、更に強化材を含有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のように、平均粒径が異なる２種類の非水硬性粉体であるフライアッシュ及びシリカヒュームと樹脂とを含有する成形用材料を用いると、軽量でありながら機械的強度が高く、絶縁性、耐蝕性、非磁性にも優れ、複雑な形状かつ自由な形状であっても再現性よく、寸法精度に優れた成形体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、平均粒径が異なる特定の非水硬性粉体、即ち５〜５０μｍの平均粒径を有するフライアッシュ及び前記フライアッシュの１０分の１以下の平均粒径を有するシリカヒュームと樹脂とを含有する材料から構成されるものである。
前記樹脂は、前記２種類の非水硬性粉体と混合したときの総容量含有率が４０容量％以下、好ましくは３５容量％以下であることが、当該材料を用いて得られる成形体が高い曲げ弾性率を発現するために望ましい。当該樹脂の含有率が上記規定値を超えると、曲げ弾性率が低下し、好ましくない。
【００１２】
また、非水硬性粉体は、５〜５０μｍの平均粒径を有する非水硬性粉体であるフライアッシュと、該非水硬性粉体の１０分の１以下の平均粒径を有する他の非水硬性粉体であるシリカヒュームとからなる混合粉体である。
このように平均粒径が大きく異なる２種類の特定の非水硬性無機粉体を用いることで、前記樹脂との混合材料の成形に必要な流動性を付与し、当該材料を用いて得られた成形品には無機粉体が十分に高密度に充填されているため、高い曲げ弾性率を発現することができる。
本発明のように２種類の特定の混合粉体でなく、単一の種類の無機粉体を用いる場合には、例えば樹脂の含有率が３３容量％となるように該樹脂と単一の種類の無機粉体とを混合すると、樹脂と無機粉体との間の空隙を十分に充填できないため、均一な混合材料を得ることが困難となる。
【００１３】
平均粒径が異なる特定の２種類の非水硬性粉体のうち、平均粒径の大きいほうの非水硬性粉体は５〜５０μｍの平均粒径であるフライアッシュであり、平均粒径の小さい非水硬性粉体は、前記フライアッシュの平均粒径よりも平均粒径が１０分の１以下であるシリカヒュームである。
平均粒径が５μｍ未満の非水硬性粉体のみで構成されると、樹脂との混合材料の流動性が極端に悪くなる場合があり、成形上好ましくない。
一方、非水硬性粉体の平均粒径が５０μｍを越える非水硬性粉体が含まれると、成形時に非水硬性粉体が偏在しやすく、均一な成形品を得られないため、好ましくない。
２種類の平均粒径を有する非水硬性粉体の混合比率は特に制限されず、樹脂との混合材料の流動性と、成形時の成形性とから、適宜判断、選択することが可能である。
【００１４】
本発明の成形用材料に用いられる、上記非水硬性粉体と混合される樹脂は、特に限定されず、熱可塑性樹脂及び／又は熱硬化性樹脂を使用することができ、特に熱可塑性樹脂を好適に用いることができる。
【００１５】
本発明に用いることができる熱可塑性樹脂には、加熱により融解し、冷却すると固化する樹脂を意味し、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエステル、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステル、ＰＥＥＫ、ＰＥＮ、パラフィンワックス、モンタンワックス、カルナバワックス、脂肪酸エステル、グリセライト、変性ワックス及びシラン変性ポリオレフィン重合体等、公知の熱可塑性樹脂が挙げられる。
前記熱可塑性樹脂は、１種類でも、それ以上混合して用いてもかまわない。
【００１６】
また、上記樹脂の熱硬化性樹脂とは、熱可塑性樹脂とは逆に加熱により固化する樹脂を意味し、例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン、シリコーン樹脂等の公知の熱硬化性樹脂が挙げられる。
【００１７】
上記非水硬性粉体と樹脂とが混合された混合材料は、射出成形、押出成形、加圧成形等の種々の成形に使用できるものであるが、特に射出成形に好適に使用することができる。
【００１８】
好ましくは、本発明の非水硬性粉体と樹脂との混合材料の耐衝撃性、強度、特に引張強度を更に向上させるため、該混合材料に更に強化材を含有させることが望ましい。
当該強化材としては、例えばガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維等の繊維およびチタン酸カリウムウィスカー等の強化繊維が使用できる。
好適には強化繊維の長さは１〜２０ｍｍ、より好適には３〜１３ｍｍであり、また太さは５〜３０μｍであることが、混合材料の調製の容易さ及び、得られる混合材料の成形性の点から好ましい。
【００１９】
当該強化材の添加量については、前記樹脂１００容量部に対して、１〜１００容量部を添加することが好ましく、特に３〜５０容量部を添加することがより好ましい。１００容量部より多いと流動性への影響が大きく成形不良の原因となり、また、１容量部より少ないと強化材の効果が発揮されないからである。
【００２０】
本発明の成形用材料を調製するには、上記樹脂と、上記非水硬性粉体であるフライアッシュ及びシリカヒュームと、更に必要に応じて添加される強化材等とを、上記した割合で均一に混合する。混合方法については、特に限定はなく、これらの成分を均一に混合できればよく、予めフライアッシュとシリカヒュームとを混合して混合粉体としておくことも、これらの材料を同時に混合することも可能である。
【００２１】
次いで、得られた成形用材料を用いて、所定の形状に成形して成形体を製造する。
具体的には、成形方法としては、射出成形法、押出成形法、加圧成形法等を用いることができるが、これらに限定されるものではなく、公知の成形法を利用することができる。
特に射出成形では、三次元の任意の形状に精度よく成形できるので、寸法精度の優れた良好な成形体、例えば螺子部品を製作することができる。
射出成形を用いることにより、例えば、予め螺子立てしたナットや、Ｌ字形状に曲がったボルトや、途中に空洞を有するボルトなど、複雑な形状や自由な形状の螺子部品を再現性よく、かつ寸法精度性よく製造することができる。
【００２２】
射出成形を用いる場合には、上記樹脂と、上記２種類の非水硬性粉体とを混合して、例えばペレット状に成形し、これを射出成形用の原料として用いることが好ましい。
【００２３】
特に樹脂として熱可塑性樹脂を用いる場合には、当該熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度で、上記２種類の非水硬性粉体と樹脂との混合材料を溶融混練して、射出用ペレット状原料に成形する。
前記ペレット状原料は、射出成形機内部の加熱シリンダ内で再び溶融・混練されて、射出装置によって所望する形状の金型内に充填されて、成形体を得ることができる。
【００２４】
このようにして、得られた本発明の成形用材料を用いて得られた成形体は、軽量でありながら機械的強度が高く、特に、絶縁性、耐蝕性、非磁性及び長期寸法安定性に優れた特性を有することができる。
【実施例】
【００２５】
本発明を、次の実施例、比較例及び試験例に基づき詳述するが、成形用材料を用いた成形体として螺子部品を例に挙げて説明する。
＜実施例１〜２＞
＜実施例１＞
表１に示す配合割合（容量部）に従って、フライアッシュ（平均粒径２０μｍ、球状粒子、商品名  中部フライアッシュ、株式会社中部テクノ製）及びシリカヒューム（平均粒径０．２μｍ、商品名  マイクロシリカ、ＳＫＷ株式会社製）、樹脂としてポリフェニレンサルファイド樹脂（商品名  フォートロン、ポリプラスチック株式会社製）を用い、更には強化材としてカーボン繊維（商品名  べスファイト、東邦テナックス株式会社製）を添加し、均一に混合して、成形用材料を調製した。
【００２６】
次いで、当該成形用材料を、ニーダー混練機（商品名；ラボブラストミル：東洋精機製作所株式会社製）にて２７０℃で４５分間混練して、ペレットを得た。
該ぺレットを使用して、Ｍ（メートルねじ）１．４、長さ１０ｍｍのボルト形状に射出成形し、ボルト成形体を得た。
【００２７】
＜実施例２＞
強化材としてのカーボン繊維を用いない以外は実施例１と同様にして、ボルト成形体を得た。
【００２８】
＜比較例１〜２＞
比較例１として、ポリカーボネート（商品名  タフロン、出光石油化学株式会社製）製の、Ｍ１．４、長さ１０ｍｍのボルトを製造した。また比較例２として、転造法で加工されたＳＵＳ４１０ステンレスボルト（株式会社葵精螺製作所製）を用いた。
【００２９】
＜試験例＞
上記実施例１〜２及び比較例１〜２で得られたボルト成形体を、以下の試験に供した。
〔比重の評価〕
比重は、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９２に準拠し、各試験体の比重の測定を行った。
【００３０】
〔破断トルク及び破断に至る締付角度の評価〕
各試験体のボルト１に超硬製スペーサー（内径φ１．５×８）３を被せ、さらに黄銅ナット（Ｎｉ鍍金付き）４をボルト１に捩じ込んだ。図１に示すように、ボルト１のネジ頭部をバイス２に固定し、ナット４をトルクドライバーで破断するまで締付を行い、最大値を破断トルクとして測定した。
また、締付角度については、バイス上の角度の目盛りを見ながら、トルクドライバーの回転角度を１５°単位で読み取ることにより測定した。
【００３１】
〔引張伸びの評価〕
引張伸びは、ＡＳＴＭ  Ｄ−６３８に準拠し、各試験体の引張り伸び率の測定を行った。
【００３２】
〔曲げ弾性率と曲げクリープ歪みの評価〕
曲げ弾性率と曲げクリープ歪みは、ＡＳＴＭ  Ｄ−７９０に準拠し（１９．６ＭＰａ、２３℃、１０００時間）、各試験体の曲げ弾性率と曲げクリープ歪みの測定を行った。
【００３３】
〔体積抵抗率の評価〕
体積抵抗率は、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５７に準拠し、各試験体の体積抵抗率の測定を行った。
【００３４】
〔耐蝕性の評価〕
耐蝕性は、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１に準拠し、各試験体のさびの発生の有無を目視観察することによって、判断した。
【００３５】
〔磁性の評価〕
磁性は、市販の棒磁石（幅約１ｃｍ×高さ約０．５ｃｍ×長さ約１０ｃｍ）を用いて試験体と接触させて、試験体が磁石に保持されるか否かを、目視観察により判断した。
これらの結果を表１に示す。
【００３６】
【表１】
2006312747.tif 000002
【００３７】
上記結果から、本発明の成形用材料を用いて得られたボルト成形体は、比較例２の金属製螺子部品と比較して約４分の１の比重であり、軽量化が図られていることが理解される。
また、破断トルクは、比較例１の樹脂製螺子部品と比較して約４０％以上高い強度が得られている。
さらに、破断に至る締付角度に関しては、樹脂製螺子部品は、２〜５回転して破断に至るが、本発明の成形用材料を用いたボルト成形体は、いずれも延び変形が現れず、約３０°の締付角度で破断していた。
【００３８】
また、引張伸び、曲げ弾性率、曲げクリープ歪みのいずれにおいても、比較例１の樹脂製螺子部品と比較し、好適な特性を示すことが理解される。
さらに、体積抵抗率については、比較例１の樹脂製螺子部品と比較し、若干、導電性が高いが、比較例２の金属製螺子部品と比較して、十分、導電性が抑えられていることがわかる。
【００３９】
耐蝕性及び非磁性については、比較例２の金属製螺子部品と比較して、同等の結果が得られた。ただし、このような結果となったのは、比較例２の金属製螺子部品の材質がステンレスであったためであり、現在、広く利用されている螺子部品のように、当該材質が鉄の場合には、本発明の成形用材料を用いたボルト成形体の方が、耐蝕性、及び非磁性に関しては優れた特性を示す。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の成形用材料は、螺子等の、軽量性や機械的強度、絶縁性、耐蝕性、非磁性等が要求される分野の成形体を得るのに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】成形体としての螺子部品であるボルトの破断トルク等の測定方法を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  試験体
２  バイス
３  スペーサー
４  ナット
【図１】
2006312747.tif 000003