(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）ポリエステル型ポリオールを形成する酸成分の２種以上、アルコール成分の１種以上からなるポリオール成分と、脂環族又は脂肪族イソシアネートのイソシアネート成分とから構成され、自己乳化により水中に分散又は溶解することにより得られるポリウレタン樹脂  ０．５〜１０重量％、
（Ｂ）エポキシ樹脂  ５〜２０重量％、
（Ｃ）シランカップリング剤  ０．１〜５重量％、
（Ｄ）潤滑剤  ０〜１重量％
を含有する集束剤によって表面処理されてなることを特徴とするＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の補強材として用いられるＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にガラス繊維は、溶融ガラスをブッシング底部に設けられた多数のノズルから引き出すことによって作製され、各ガラス繊維の表面には集束剤が塗布された後、数百〜数千本束ねて１本のストランドとされる。さらにこのストランドを１．５〜１３ｍｍの長さに切断することによってチョップドストランドを作製することができる。
【０００３】
このようにして得られたチョップドストランドを押出成形機で熱可塑性樹脂と混練してペレット状にした後、射出成形することによって繊維強化熱可塑性樹脂（以下、ＦＲＴＰという）を作製することができる。
【０００４】
この種のチョップドストランドには、樹脂との混練時に毛羽立ちが多量に発生すると、押出成形機内で詰まってしまう虞れがあるため、集束性に優れ、毛羽立ちしにくいことが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートといった熱可塑性樹脂を補強するガラス繊維用集束剤には、マトリックス樹脂との親和性を考慮し、主成分としてエポキシ樹脂が含まれ、また結束剤としてポリウレタン樹脂等が含まれているが、このようなエポキシ樹脂を主成分とする集束剤で表面処理されたガラス繊維から作製されたチョップドストランドは、集束性が悪く、毛羽立ちが発生しやすいという欠点がある。
【０００６】
チョップドストランドの集束性を良くして毛羽立ちを抑えるためには、集束剤中のポリウレタン樹脂の配合割合を増加させれば良いが、ポリウレタン樹脂は、エポキシ樹脂に比べて原料コストが高く、しかもポリウレタン樹脂の配合割合が増えるほど、ＦＲＴＰの強度が低下しやすくなるという問題が発生する。
【０００７】
本発明の目的は、ＦＲＴＰの強度を低下させることなく、ストランドの集束性を向上することが可能なＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランドを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランドは、
（Ａ）ポリエステル型ポリオールを形成する酸成分の２種以上、アルコール成分の１種以上からなるポリオール成分と、脂環族又は脂肪族イソシアネートのイソシアネート成分とから構成され、自己乳化により水中に分散又は溶解することにより得られるポリウレタン樹脂  ０．５〜１０重量％、
（Ｂ）エポキシ樹脂  ５〜２０重量％、
（Ｃ）シランカップリング剤  ０．１〜５重量％、
（Ｄ）潤滑剤  ０〜１重量％
を含有する集束剤によって表面処理されてなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】
本発明における集束剤には、ポリエステル型ポリオールを形成する酸成分の２種以上、アルコール成分の１種以上からなるポリオール成分と、脂環族又は脂肪族イソシアネートのイソシアネート成分とから構成され、自己乳化により水中に分散又は溶解することにより得られるポリウレタン樹脂が含有されているため、ガラス繊維の表面に形成される被膜の被膜抗張力、被膜伸度が向上し、これによってガラス繊維の表面に強靱なフィルムが形成される。そのためエポキシ樹脂を含有していても、良好なストランド集束性が得られる。
【００１０】
尚、自己乳化により水中に分散又は溶解することにより得られるポリウレタン樹脂は、ポリウレタンポリマーの側鎖又は末端にスルホン酸、アミノ酸、カルボキシ基等のイオン性基又はポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のノニオン性基を導入して親水性を付与することによって得られる。
【００１１】
またポリエステル型ポリオールの分子量は、２００〜１００００、好ましくは３００〜５０００とする。
【００１２】
本発明において集束剤を構成する上記のポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シランカップリング剤及び潤滑剤の混合割合を上記のように限定した理由は、次のとおりである。
【００１３】
まず上記のポリウレタン樹脂が、０．５重量％より少ないと、ストランドの集束性が低下し、１０重量％より多いと、ＦＲＴＰの強度が低下すると共に原料コストが上昇するため好ましくない。
【００１４】
またエポキシ樹脂が、５重量％より少ないと、ＦＲＴＰの強度が低下し、２０重量％より多いと、ストランドの集束性が低下し、毛羽立ちしやすくなるため好ましくない。エポキシ樹脂の好ましい割合は、５〜１５重量％である。
【００１５】
さらにシランカップリング剤が、０．１重量％より少ないと、ストランドの集束性及びＦＲＴＰの強度が低下し、５重量％より多いと、混練時にガラス繊維の分散不良が生じやすくなる。シランカップリング剤の好ましい割合は、０．３〜２重量％である。
【００１６】
潤滑剤は、ストランドの集束性を向上するための成分であるが、１重量％より多くなると、ＦＲＴＰの強度が低下するため好ましくない。ストランドの集束性を考慮すると、潤滑剤を０．０１重量％以上含有させることが好ましく、より好ましい割合は、０．０５〜０．５重量％である。
【００１７】
本発明において使用するポリエステル型ポリオールを形成する酸成分としては、コハク酸、アジピン酸、アゼラン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、無水マレイン酸、フマル酸、１．３−シクロペンタンジカルボン酸、１．４−シクロヘキサンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、１．４−ナフタレンジカルボン酸、ナフタル酸、ビフェニルジカルボン酸、１．２−ビス（フェノキシ）エタンーｐ，ｐ’−ジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸及びこれらジカルボン酸若しくはポリカルボン酸の無水物あるいはエステル形成性誘導体、ｐ−ヒドロキシ安息香酸、ｐ−（２−ヒドロキシエトキシ）安息香酸及びこれらヒドロキシカルボン酸のエステル形成性誘導体等が挙げられる。
【００１８】
またポリエステル型ポリオールを形成するアルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１．３−プロパンジオール、１．４−ブタンジオール、１．５−ペンタンジオール、１．６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、１．４−シクロヘキサンジオール、１．４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ハイドロキノン及びそれらのアルキレンオキサイド付加体、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストリール、ソルビトール等が挙げられる。
【００１９】
本発明で使用する脂環族又は脂肪族等のイソシアネートとしては、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、１．３−シクロペンチレンジイソシアネート、１．３−シクロヘキシレンジイソシアネート、１．４−シクロヘキサレンジイソシアネート、１．３−ジ（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、１．４−ジ（イソシアネートメチル）シクロヘキサン、４．４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート等や、これらのトリマー化合物等が挙げられる。
【００２０】
またエポキシ樹脂としては、少なくとも２つ以上のグリシジル基を有するものを用いるのが好ましく、中でもビスフェノールとエピハロヒドリンとを反応させることによって得られるエポキシ樹脂が好適である。尚、ストランドの集束性を考慮すると、エポキシ樹脂は、エポキシ当量１８０ｇ／当量以上のものであることが望ましく、さらに４５０〜１９００ｇ／当量のものであることがより望ましい。
【００２１】
またシランカップリング剤としては、アミノシラン、エポキシシラン、ビニルシラン、アクリルシラン、クロルシラン、メルカプトシランが使用できる。
【００２２】
アミノシランとしては、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（アミノエチル）−Ｎ’−β−（アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランが存在し、エポキシシランとしては、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、β−（３．４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシランが存在し、ビニルシランとしては、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ−β−（Ｎ−ビニルベンジルアミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシランが存在し、アクリルシランとしては、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが存在し、クロルシランとしては、γ−クロロプロピルトリメトキシシランが存在し、メルカプトシランとしては、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシランが存在する。
【００２３】
また潤滑剤としては、キャンディラワックス、カルナウバワックス、木ろう等の植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろう等の動物性ワックス、モンタンワックス、石油ワックス等の鉱物系ワックス、脂肪酸アミド及び脂肪酸エステル系、脂肪酸エーテル系、芳香族エステル系、芳香族エーテル系界面活性剤等が使用できる。
【００２４】
本発明のＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランドに対する集束剤の付着量は、固形分として０．２〜３重量％、好ましくは０．３〜２重量％とするのが適当である。すなわち集束剤の付着量が、０．２重量％より少ないと、ストランドの集束性が悪くなると共に、ＦＲＴＰの強度が低下し、また３重量％より多くしても、特性の向上があまり期待できず、原料コストを上昇させるだけである。
【００２５】
本発明のＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランドからＦＲＴＰを作製する方法については、特に限定はなく、公知の方法が採られる。例えばチョップドストランドと熱可塑性樹脂を押出成形機で混練してペレットとし、このペレットを射出成形することによりＦＲＴＰを作製することができる。ＦＲＴＰ中のガラス繊維の量は、１０〜６０重量％、好ましくは２０〜４０重量％である。
【００２６】
【実施例】
以下、本発明のＦＲＴＰ用ガラスチョップドストランドを実施例に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
（実施例１）
まずアジピン酸と１．４−ブタンジオールからなるポリオール成分、及びテレフタル酸と１．６−ヘキサンジオールからなるポリオール成分が、１：１の割合で配合されているポリエステル型ポリオールと、ヘキサメチレンジイソシアネートから構成されてなるポリエステル型ポリウレタン樹脂  ２重量％、ビスフェノールＡ系エポキシ樹脂（エポキシ当量４５０ｇ／当量）  ６重量％、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン  １重量％、鉱物系ワックス  ０．１重量％、残部水となるように調合した集束剤を準備した。尚、上記重量％は、固形分換算で表示したものである。
【００２８】
次いでこの集束剤を直径１３μｍのＥガラス繊維の表面に、１重量％（固形分）付与し、これらのガラス繊維を２０００本集束してストランドとした後、このストランドを３ｍｍ長に切断し、乾燥することによって、チョップドストランドを作製した。
【００２９】
（実施例２）
ポリエステル型ポリウレタン樹脂として、アジピン酸とテレフタル酸が１：１の割合で配合された酸成分及び１．４−ブタンジオールからなるポリエステル型ポリオールとヘキサメチレンジイソシアネートからなるポリエステル型ポリウレタン樹脂を用いた以外は、実施例１と同様の構成を有する集束剤を準備し、実施例１と同様の条件でチョップドストランドを作製した。
【００３０】
（比較例１）
ポリエステル型ポリウレタン樹脂として、アジピン酸と１．４−ブタンジオールからなるポリエステル型ポリオールと、ヘキサメチレンジイソシアネートからなるポリエステル型ポリウレタン樹脂を用いた以外は、実施例１と同様の構成を有する集束剤を準備し、実施例１と同様の条件でチョップドストランドを作製した。
【００３１】
（比較例２）
ポリエステル型ポリウレタン樹脂として、テレフタル酸と１．４−ブタンジオールからなるポリエステル型ポリオールと、ヘキサメチレンジイソシアネートからなるポリエステル型ポリウレタン樹脂を用いた以外は、実施例１と同様の構成を有する集束剤を準備し、実施例１と同様の条件でチョップドストランドを作製した。
【００３２】
次に実施例１、２及び比較例１、２の各チョップドストランド１００ｇをビーカーに入れ、プロペラで１０分間攪拌した後、これを篩（３ｍｍ目）にかけ、篩上に残存した毛羽の重量を計り、その結果を表１に示した。
【００３３】
また各チョップドストランド３０重量部と、ポリブチレンテレフタレート樹脂７０重量部を押出成形機に投入し混練することによってペレット状にしてから、このペレットを射出成形することによって強度測定に供するためのＦＲＴＰを作製した。このＦＲＴＰの曲げ強度をＡＳＴＭ  Ｄ  ７９０に基づいて測定し、その結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
0003777580.tif 000002
【００３５】
表１から明らかなように実施例のチョップドストランドは、比較例のチョップドストランドに比べて、毛羽量が少ないことから、集束性に優れているものと推測される。また実施例のチョップドストランドを補強材として使用したＦＲＴＰの方が、比較例のチョップドストランドを補強材として使用したＦＲＴＰより高い曲げ強度が得られた。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明のＦＲＴＰ用チョップドストランドは、集束性に優れ、これを用いたＦＲＴＰは、高い曲げ強度を有している。