【誤訳訂正書】
【提出日】平成29年2月24日(2017.2.24)
【誤訳訂正１】
【訂正対象書類名】特許請求の範囲
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリプロピレン系樹脂４０〜９０重量％、繊維の直径が１〜５０μｍで重量平均繊維長さが２０〜１５０ｍｍの炭素長繊維５〜６０重量％、相溶化剤０．３〜１０重量％を含み、
前記相溶化剤がイオノマー、プロピレン−極性単量体コポリマー、変性水添ポリマー及びこれらの組合せで形成される群から選択された１種以上を含むことを特徴とする輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【請求項２】
前記ポリプロピレン系樹脂はポリプロピレン単独重合体またはポリプロピレンとアルファオレフィンとの共重合体であることを特徴とする請求項１に記載の輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【請求項３】
前記アルファオレフィンは、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン及び１−ドデセン、及びこれらの組み合わせで形成される群から選択された１種を含むことを特徴とする請求項２に記載の輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【請求項４】
前記イオノマーは、
エチレン−メタクリル酸共重合体イオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体イオノマー、プロピレン−メタクリル酸共重合体イオノマー、プロピレン−アクリル酸共重合体イオノマー、ブチレン−アクリル酸共重合体イオノマー、エチレン−ビニルスルホン酸共重合体イオノマー、スチレン−メタクリル酸共重合体イオノマー−スルホン化ポリスチレンイオノマー、フッ素系イオノマー、テレキリックポリブタジエンアクリル酸イオノマー、スルホン化エチレン−プロピレン−ジエン共重合体イオノマー、水素化ポリペンタマーイオノマー、ポリペンタマーイオノマー、ポリ（ビニルピリジウム塩）イオノマー−ポリ（ビニルトリメチルアンモニウム塩）イオノマー、ポリ（ビニルベンジルホスホニウム塩）イオノマー、スチレン−ブタジエンアクリル酸共重合体イオノマー、ポリウレタンイオノマー−スルホン化スチレン−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンサルフェートイオノマー、酸−アミンイオノマー、脂肪族系イオネン、芳香族系イオネン及びこれらの組合せで形成される群から選択された１種のイオノマーは、
アルカリ金属イオン、アルカリ希土類金属イオンまたは遷移金属イオンが結合されることを特徴とする請求項１に記載の輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【請求項５】
前記プロピレン−極性単量体コポリマーはプロピレンモノマーと、
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸の不飽和カルボキシ酸及びその無水物と、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸モノメチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、テトラヒドロ無水フタル酸ジメチルなの不飽和カルボキシ酸のエステルと、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ｐ−スチリルカルボキシ酸グリシジルの不飽和モノカルボキシ酸のグリシジルエステルと、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、ブテントリカルボキシ酸などの不飽和ポリカルボキシ酸のモノグリシジルエステルまたはポリグリシジルエステルと、アリルグリシジルエーテル、２−メチルアリルグリシジルエーテル、ｏ−アリルフェノールのグリシジルエーテルの不飽和グリシジルエーテルと、のうちから選択された１種のモノマーが共重合されることを特徴とする請求項１に記載の輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【請求項６】
前記変性水添ポリマーは、酸無水基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボキシ酸エステルから変性された水添スチレンブタジエンラバー、スチレン−エチレンブチレン−ポリエチレン−ブロック共重合体、ポリエチレン−エチレンブチレン−ポリエチレン−ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン−ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−ブロック共重合体及びこれらの組合せで形成される群から選択された１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【請求項７】
前記輸送手段用繊維強化複合材料組成物は、破断強度が５０ＭＰａ以上、引張モジュラスが６ＧＰａ以上、屈曲強度が１８０ＭＰａ以上、耐衝撃強度が３０ＫＪ／ｍ２以上、熱分解温度が４００℃の物性を満足することを特徴とする請求項１に記載の輸送手段用繊維強化複合材料組成物。
【誤訳訂正２】
【訂正対象書類名】明細書
【訂正対象項目名】全文
【訂正方法】変更
【訂正の内容】
【発明の詳細な説明】
【発明の名称】ポリプロピレン系樹脂及び炭素長繊維を含む輸送手段用複合材料
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリプロピレン系樹脂及び炭素長繊維を含むため向上された物性を有し、各種輸送手段に適用可能な複合材料組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複合材料とは、成分や形態が異なる２種類以上の素材が、補強材（ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ）とマトリックス（ｍａｔｒｉｘ）として巨視的に互いに区分される界面を有するように組み合わせられて有効な機能を有する材料を意味する。前記複合材料は各素材の効率的な組み合わせによって多様な物性を確保するため、航空、宇宙、自動車、スポーツ、産業機械、医療器具、軍需用品、建築及び土木資材に至るまで多様に応用されている。
【０００３】
そのうち、繊維強化複合材料は補強材としてガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、シリコンカーバイド繊維のような繊維を使用して製造されたものであって、強度が大きくて軽く、成形性が優秀な利点などから複合材料の中でも脚光を浴びている素材である。特に、繊維強化複合材料は補強材の材質や繊維の長さなどを変化して多様な用途に使用されている。
【０００４】
そのうちガラス繊維が補強材として最も幅広く使用されており、一例として、特許文献１にはポリプロピレン共重合体とガラス繊維を混練して自動車の座席、頭受け、膝の保護装置、グローブボックスドア、インストルメントパネル、バンパーフェイシア、バンパービームなどの自動車物品に適用することが開示されており、特許文献２にはポリカーボネート／スチレン系樹脂にガラス長繊維を使用して自動車の外装パネルとして応用することが言及されている。
【０００５】
補強材として用いられるものとしては、ガラス繊維以外に、特許文献３には自動車のインストルメントパネルに使用するためにポリプロピレン樹脂にエステルまたはポリアミド繊維などの有機長繊維を含む繊維強化複合材料が開示されており、特許文献４には低脆性のプロピレン系樹脂にガラス繊維、炭素繊維、グラファイト繊維、金属繊維などを添加した繊維強化複合材料が開示されている。
【０００６】
繊維強化複合材料のうち炭素繊維を補強材として使用した炭素繊維強化複合材料は、軽いながらも剛性、耐衝撃性、耐熱性、化学的安定性、寸法安定性、耐摩耗性、柔軟性などの物性が他の補強材より優秀である。このような物性は炭素繊維の長さが長い長繊維を使用すれば更に向上される。
【０００７】
通常、繊維強化複合材料は、マトリックスとして使用する熱可塑性樹脂と繊維補強材を混合してから溶融し圧出などの成形工程を介して製造する。前記成形工程において、樹脂の微細構造の間に繊維が浸透してマトリックス内に補強材として均一に分散されるが、この際、補強材として長繊維を使用すると樹脂との混和性が低いため前記樹脂の微細構造の間に浸透することが難しいためかえって物性が低下する問題が発生する。
【０００８】
従来、マトリックス樹脂と補強材用繊維間の界面特性を安定化するためには多様な方法があり、そのうち一つとして成形時に相溶化剤を使用する方法がある。前記相溶化剤としてはポリプロピレン樹脂と無水マレイン酸（ＭＡＨ）を９：１でグラフト（ｇｒａｆｔ）して製造された変性ポリオレフィン（ＰＯ）（ＰＰ−ｇ−ＭＡ）が最も広く使用されている。このような相溶化剤は補強材やマトリックスの材質とは関係なく使用されている実情である。
【０００９】
しかし、繊維強化複合材料の場合には、適用する用途に応じてマトリックスとして使用する樹脂の種類や含量が異なり、この際に補強材としてガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、金属繊維などの選択可否が異なる。即ち、マトリックス樹脂及び補強材の種類に応じてこれらの樹脂と補強材間の界面特性に差があるため、単純に相溶化剤として知られているＰＰ−ｇ−ＭＡを適用しては十分な物性を確保することが難しい。なお、このような界面特性は成形工程のパラメータにも大きく影響を受ける。
【００１０】
よって、成形工程とは関係なく十分な物性を確保するためにマトリックス樹脂及び補強材の種類に応じた最適な相溶化剤を選定する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】韓国公開特許第２００６−７００４１０５号公報
【特許文献２】特開２００８−２０２０１３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１３７０７７号公報
【特許文献４】韓国公開特許第２００６−００７５９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そのため、本発明者らはマトリックス樹脂としてポリプロピレン系樹脂を、補強材として炭素長繊維を選定し、これらの間の界面特性を向上する相溶化剤を選定しようと多角的に研究を行った結果、特定の相溶化剤を所定含量で使用すると成形工程でポリプロピレン樹脂と炭素長繊維間の界面特性を改善して最終に得られる繊維強化複合材料の物性が向上されることを確認し、本発明を完成した。
【００１３】
よって、本発明の目的はポリプロピレン系樹脂が炭素長繊維で強化されて剛性、耐衝撃性及び耐磨耗性などの物性が向上された繊維強化複合材料組成物を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成するために、ポリプロピレン系樹脂４０〜９０重量％、繊維の直径が１〜５０μｍで重量平均繊維長さが２０〜１５０ｍｍの炭素長繊維５〜６０重量％、相溶化剤０．３〜１５重量％を含み、前記相溶化剤がイオノマー、ポリプロピレン−極性単量体コポリマー、変性水添ポリマー及びこれらの組み合わせで形成される群から選択された１種を含むことを特徴とする輸送手段用繊維強化複合材料組成物を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明で提示する繊維強化複合材料は炭素長繊維を使用するため従来のガラス繊維や炭素短繊維に比べ剛性、耐衝撃性及び耐熱性が向上されており、自動車をはじめとする各種輸送手段だけでなく複合材料が要求される様々な分野に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１で製造された複合材料の破断面を示す走査電子顕微鏡のイメージである。
【図２】比較例２で製造された複合材料の破断面を示す走査電子顕微鏡のイメージである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明ではポリプロピレン系樹脂と炭素長繊維との混和性を上げるために適切な相溶化剤を提示し、前記相溶化剤を使用することで、成形工程で熱可塑性樹脂と炭素長繊維が適切にブレンディングされ、成形後これらの界面特性が向上されて炭素長繊維の補強による物性を十分に確保することができる。
【００１８】
詳しくは、本発明で提示する繊維強化複合材料は、ポリプロピレン系樹脂４０〜９０重量％、繊維の直径が１〜５０μｍで重量平均繊維長さが２０〜１５０ｍｍの炭素長繊維５〜６０重量％、相溶化剤０．３〜１５重量％を含む。
ポリプロピレン系樹脂は本発明で特に限らず、ポリプロピレン単独重合体または共重合体を使用してもよく、イソタクティック（ｉｓｏｔａｃｔｉｃ）、シンジオタクチック（ｓｙｎｄｉｏｔａｃｔｉｃ）及びアタクチック（ａｔａｃｔｉｃ）の構造を全て含む。
【００１９】
詳しくは、ポリプロピレンコポリマーとはプロピレンモノマーとアルファオレフィンモノマーが共重合された共重合体を意味する。このようなアルファオレフィンは炭素水３〜１２の炭化水素であって、一例として１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、４−メチル−１−ペンテン、１−ヘプテン、１−オクテン、１−ノネン、１−デセン、１−ウンデセン及び１−ドデセン、及びこれらの組み合わせで形成される群から選択された１種であってもよい。一例として、ポリプロピレンコポリマーはプロピレン−エチレン共重合体、プロピレン−エチレン−アルファオレフィン共重合体などであってもよい。
【００２０】
前記ポリプロピレン共重合体はランダム共重合体、ブロック共重合体またはグラフト共重合体の形態であり、使用目的に応じて適切に選択して使用する。
【００２１】
本発明において、ポリプロピレン系樹脂は全体の複合材料組成物１００重量％内で４０〜９０重量％で使用する。もしポリプロピレン系樹脂の含量が前記範囲未満であれば複合材料のマトリックスとしての役割をすることができず、逆に前記範囲を超過すれば相対的に炭素長繊維や相溶化剤の含量が減って所望の物性を得ることができないため、前記範囲内で適切に使用する。
【００２２】
補強繊維として使用する炭素長繊維は直径と重量平均繊維長さ及びその使用含量に応じて補強繊維としての期待効果に影響を及ぼす。既に言及したように、炭素長繊維は溶融されたポリプロピレン系樹脂の微細構造に浸透されて均一に分散されるべきであるが、この際に適切な範囲の直径と重量平均繊維長さを有しなければ優れた機械的物性と熱的性質を示すことができない。
【００２３】
好ましくは、本発明で提示する炭素長繊維は繊維直径が１〜５０μｍであり、重量平均繊維長さが２０〜１５０ｍｍであるものを組成物１００重量％内で５〜６０重量％使用する。
【００２４】
前記炭素繊維の直径が前記範囲未満であれば強化繊維として使用するには細すぎるため物性補強効果が十分ではない恐れがあり、並びに繊維が絡み合う現象が発生する恐れがあるが、それとは逆に前記範囲を超過すれば炭素長繊維が溶融されたポリプロピレン系樹脂の微細構造に十分に浸透することができず所望の物性を十分に確保することができないため、前記範囲内で適切に使用する。
【００２５】
また、炭素長繊維の重量平均繊維長さが前記範囲未満であれば、長繊維ではない短繊維として長繊維を使用するようになるため所望の物性（即ち、剛性、耐衝撃性、耐熱性）を十分に確保することができず、逆に繊維長さが前記範囲を超過すれば過度な長さのため成形工程で絡み合いが発生するかポリプロピレン系樹脂の微細構造における界面特性が低下して所望の物性を十分に確保することができないため、前記範囲内で適切に使用する。
【００２６】
そして、本発明で提示する炭素長繊維は補強素材として十分な物性を確保するために前記範囲の含量で使用する。もしその含量が前記範囲未満であれば炭素長繊維の使用による物性を十分に確保することができず、逆に前記範囲を超過すれば製造が難しく、成形工程で炭素長繊維が固まってポリプロピレン形樹脂マトリックス内で不均一に分散されるため、同じく複合材料の物性低下を引き起こす恐れがあるため、前記範囲内で適切に使用する。
【００２７】
特に、本発明では上述したポリプロピレン系樹脂と炭素長繊維の混和性のために特定の相溶化剤を所定範囲で使用する。
【００２８】
好ましくは、商用化材としてはイオノマー、ポリプロピレン−極性単量体コポリマー、変性水添ポリマー及びこれらの組み合わせで形成される群から選択された１種以上を全体組成物１００重量％内で０．３〜１５重量％使用する。
【００２９】
前記相溶化剤は、化学的結合や物理的結合を介してプロピレン系樹脂と炭素長繊維間の界面特性を向上する。
【００３０】
このような相溶化剤の含量はその種類だけでなく全体の組成物内における含量制御も重要である。即ち、相溶化剤を適切に使用しなければ成形工程でポリプロピレン系樹脂と炭素長繊維間の混和性を向上することができない。もしその含量が前記範囲未満であれば、ポリプロピレン系樹脂マトリックスに炭素長繊維が均一に分散されないため炭素長繊維の使用による物性の向上を期待することができず、逆に前記範囲を超過すれば、過度な相溶化剤の使用のため製造原価上昇の負担が発生して同じく好ましくないため、前記範囲内で適切に使用する。
【００３１】
相溶化剤のうちイオノマーは主鎖または側鎖に金属イオンが結合したポリマーであって、その種類は特に限らないが、エチレン−メタクリル酸共重合体イオノマー、エチレン−アクリル酸共重合体イオノマー、プロピレン−メタクリル酸共重合体イオノマー、プロピレン−アクリル酸共重合体イオノマー、ブチレン−アクリル酸共重合体イオノマー、エチレン−ビニルスルホン酸共重合体イオノマー、スチレン−メタクリル酸共重合体イオノマー−スルホン化ポリスチレンイオノマー、フッ素系イオノマー、テレキリックポリブタジエンアクリル酸イオノマー、スルホン化エチレン−プロピレン−ジエン共重合体イオノマー、水素化ポリペンタマーイオノマー、ポリペンタマーイオノマー、ポリ（ビニルピリジウム塩）イオノマー−ポリ（ビニルトリメチルアンモニウム塩）イオノマー、ポリ（ビニルベンジルホスホニウム塩）イオノマー、スチレン−ブタジエンアクリル酸共重合体イオノマー、ポリウレタンイオノマー−スルホン化スチレン−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンサルフェートイオノマー、酸−アミンイオノマー、脂肪族系イオネン、芳香族系イオネンなどが挙げられる。これらのイオノマー樹脂は単独に利用してもよく、必要に応じて２種以上を混合して利用してもよい。これらのイオノマー樹脂のうちプロピレン−メタクリル酸共重合体イオノマー、プロピレン−アクリル酸共重合体イオノマーが好ましく、これらのイオノマーの負イオンとしてはハロゲン化物イオン、特にＣｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−などの負イオンが利用される。
【００３２】
この際、金属イオンとしては、Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋などのアルカリ金属イオン、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋などのアルカリ希土類金属イオン、Ｚｎ２＋、Ｃｕ２＋、Ｍｎ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋、Ｃｏ３＋、Ｆｅ３＋、Ｃｒ３＋などの遷移金属イオンが挙げられる。
【００３３】
プロピレン−極性単量体コポリマーとは、プロピレンモノマーと酸無水基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボキシ酸エステルなどの極性基を含むモノマーが共重合された共重合体である。この際、共重合可能なモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などの不飽和カルボキシ酸及びその無水物と、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸モノメチル、フマル酸ジエチル、イタコン酸ジメチル、シトラコン酸ジエチル、テトラヒドロ無水フタル酸ジメチルなどの不飽和カルボキシ酸のエステルと、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ｐ−スチリルカルボキシ酸グリシジルなどの不飽和モノカルボン酸のグリシジルエステルと、マレイン酸、イタコン酸、シトラコン酸、ブテントリカルボン酸などの不飽和ポリカルボン酸のモノグリシジルエステル或いはポリグリシジルエステルと、アリルグリシジルエーテル、２−メチルアリルグリシジルエーテル、ｏ−アリルフェノールのグリシジルエーテルなどの不飽和グリシジルエーテルなどが挙げられる。
【００３４】
また、変性水添ポリマー成分は特に限定されないが、例えば、酸無水基、エポキシ基、カルボキシル基、カルボン酸エステルなどのところから変性された水添スチレンブタジエンラバー、スチレン−エチレンブチレン−ポリエチレン−ブロック共重合体、ポリエチレン−エチレンブチレン−ポリエチレン−ブロック共重合体、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン−ブロック共重合体などがある。これらの共重合体のうち、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン−ブロック共重合体が好ましい。
【００３５】
特に、上述した相溶化剤のうちイオノマー、プロピレン極性単量体コポリマーは反応性相溶化剤であって、官能基のためポリプロピレン系樹脂と化学結合が可能で相溶化剤による前記樹脂と炭素長繊維の間の界面特性を更に向上することができる。また、変性水添ポリマーは非反応性相溶化剤であるが、これはポリプロピレン系樹脂との物理的混合のため同じく樹脂と炭素長繊維の間の界面特性を向上することができる。
【００３６】
他にも本発明による繊維強化複合材料は目的に応じて所望の物性を確保するか成形を容易にするために、通常の熱可塑性樹脂の成形工程で使用する添加剤を更に含んでもよい。例えば、酸化防止剤、加工安定剤、光安定剤、エラストマー、難燃剤、無機充填剤、カーボンブラック、結晶核剤、紫外線吸収剤、除塵剤、抗菌剤、防虫剤、防臭剤、着色剤、軟化剤、滑剤、顔料、染料、熱安定剤、離型剤、帯電防止剤、可塑剤、潤滑剤、発泡剤、除泡剤、防腐剤、カップリング剤及びこれらの混合物で形成される群から選択される１種が挙げられる。
【００３７】
添加剤は複合材料の成形工程、一例として混練前または混練中に添加してもよく、または混練後に別途に添加してもよいが、必要であれば含浸工程によって添加してもよい。前記添加剤は全体の組成物内で５重量％以下にて使用するが、当業者によって必要な添加剤の選択の含量が制御されてもよい。
【００３８】
上述した繊維強化複合材料の製造は本発明で特に限らず、この分野で公知の多様な方法によって製造されてもよい。例えば、押出（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）成形、射出（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）成形、引抜（ｐｕｌｔｒｕｓｉｏｎ）成形、圧縮（ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）成形、レジントランスファーモールディング（Ｒｅｓｉｎ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｍｏｌｄｉｎｇ、ＲＴＭ）成形、ハンドレイアップ（Ｈａｎｄ  Ｌａｙ−ｕｐ）成形、オートクレーブ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅ）成形、フィラメントワインディング（Ｆｉｌａｍｅｎｔ  Ｗｉｎｄｉｎｇ）成形など多様な方法が挙げられる。
【００３９】
例えば、ポリプロピレン系樹脂を溶融温度以上に加熱し、ここに炭素長繊維を添加して一定時間の間混練してから乾燥して製造してもよい。この際、相溶化剤はポリプロピレン樹脂に添加し、炭素長繊維はロービング（ｒｏｖｉｎｇ）状態のものを購入して押出機に投入する。
【００４０】
前記以外の混練条件は特に限らないが、例えばポリプロピレン樹脂の溶融や混練が円滑に行われるように適切に設定すればよい。温度設定は、混練時に混練装置のシリンダなどの内部温度を例えば２１０℃〜２８０℃の範囲にすることが好ましく、２２０℃〜２７０℃の範囲がより好ましい。
【００４１】
また、混練装置が２軸押出機などの連続押出機であればスクリューの回転数は各成分を十分に混練するレベルであればよいが、２〜３００ｒｐｍの範囲が好ましく、５〜２００ｒｐｍの範囲がより好ましい。
【００４２】
前記混練して得られた繊維強化複合材料は各目的に合わせて追加の成形の工程を行う。この際、成形工程は本発明で特に限らず、公知の方法を利用してもよいが、例えば混練装置が押出機であれば熱圧着機を利用して成形すればよい。
【００４３】
このように製造された繊維強化材料は破断強度が５０ＭＰａ以上、引張モジュラスが６ＧＰａ以上、屈曲強度が１８０ＭＰａ以上、耐衝撃強度が３０ＫＪ／ｍ２以上、熱分解温度が４００℃以上の物性を有するため多様な分野に適用される。
【００４４】
例えば、自動車などの輸送手段材料、宇宙航空材料、防衛部品材料、電気電子材料、土木建築材料、生体医療材料及び各種スポーツ用品材料など多様な分野に使用されるが、好ましくは自動車に使用される。
【００４５】
特に、本発明による炭素長繊維強化複合材料は輸送手段に適用される。この際、輸送手段としては自動車、列車、飛行機、ヘリコプター、トラック、オートバイ、自転車、ヨットなどが挙げられる。
【００４６】
即ち、炭素長繊維複合材料は軽いため現在部品として使用されている鉄やアルミニウムに比べ自動車、特に自動車の外装（例えばボンネット）に適用して軽量化を達成することができ、剛性や耐衝撃性、耐熱性が高く従来の輸送手段に使用する材料の一部または全体を代替することができるため、市場での競争力を先占することができる。
［実施例］
以下、本発明の好ましい実施例と実験例を提示する。しかし、下記例は本発明の好ましい実施例に過ぎず、このような例によって本発明が限定されることはない。
（実施例及び比較例）繊維強化複合材料の製造
下記表１乃至表３の造成を利用して繊維強化複合材料を製造した。詳しくは、押出機にポリプロピレン樹脂（製造元：ＰＯＬＹＭＩＲＡＥ、ＭＩ：１２ｇ／１０ｍｉｎ（２３０℃））と相溶化剤を添加し、ステップ１の押出機を利用して十分に混練した後、ステップ２の押出機に炭素長繊維または炭素短繊維を添加して炭素繊維強化ポリプロピレン複合材料を製造した。この際、加工温度は２５０℃、スクリューの速度は１００ｒｐｍであった。
【００４７】
【表１】
2016525586.tif 000001
【００４８】
注）
（１）イオノマー：プロピレン−メタクリル酸共重合体イオノマーカリウム塩
（２）プロピレン系不飽和コポリマー：プロピレン−グリシジルメタクリレート共重合体
（３）変性水添ポリマー：スチレン−エチレン−ブチレン−スチレン−ブロック共重合体（ＳＥＢＳ）
【００４９】
【表２】
2016525586.tif 000002
【００５０】
【表３】
2016525586.tif 000003
【００５１】
実験例１：微細構造の分析
図１と図２は、それぞれ実施例１と比較例２で製造されたポリプロピレンと炭素長繊維で形成された複合材料試片の破断面を示す走査電子顕微鏡のイメージである。
【００５２】
図１を見ると、本発明によって製造された複合材料はマトリックスであるポリプロピレン樹脂と炭素長繊維の間の界面に空き空間がなく混合されていることが分かる。これは相溶化剤であるポリプロピレンメタクリル酸共重合体のためポリプロピレン樹脂と炭素長繊維との間に化学的結合が起こり、それによって結果的に前記樹脂の間に炭素長繊維がよく浸透した構造の複合材料が製造されることが分かる。
【００５３】
それに対し、相溶化剤を使用していない複合材料に対する図２のイメージを見ると、ポリプロピレン系樹脂と炭素長繊維が単純に混合されてこれらの間の界面（矢印で表示）に空き空間があることが分かる。このような空間は後に外部の衝撃などによってクラック点の役割をし、機械的及び熱的物性の低下を引き起こす。
【００５４】
実験例２：物性の測定
前記実施例及び比較例で製造された繊維強化複合材料の物性を測定し、その結果を示した。
【００５５】
まず、下記実施例及び比較例で使用された各種組成物の特性評価方法について説明する。自動車のボンネットとしての適用可能性を見る評価項目としては、良好な成形性を評価するための成形製品の剛性を評価する破断強度と引張モジュラス、衝撃吸収率を評価する降伏伸張率、屈曲強度試験及び耐衝撃強度試験、熱分解温度評価などがあり、その具体的な評価方法は以下のようである。
【００５６】
（１）判断強度、引張モジュラス、降伏伸張率：破断強度と引張モジュラスは剛性を評価する代表的な測定方法の一種であり、降伏伸張率は弾性領域と塑性領域での衝撃吸収率を評価する方法の一つである。試験方法はＡＳＴＭ  Ｄ−６３８法で測定し、試片規格はＡＳＴＭ  Ｄ−６３８  １号型で、クロスヘッド（Ｃｒｏｓｓｈｅａｄ）速度は５ｍｍ／分で試験した。
【００５７】
（２）屈曲強度：剛性を評価する代表的な測定方法の一種であり、屈曲強度が高いほど機械的強度が優れた製品であって、最終成型品の厚さを減らすか、より高い荷重を支持することができる。屈曲強度はＡＳＴＭ  Ｄ−７９０法で測定し、試片規格は１２．７×１２７×６．４ｍｍで、この際のクロスヘッド速度は１０ｍｍ／分である。
【００５８】
（３）耐衝撃強度：衝撃強度は衝撃を吸収する能力を評価する代表的な試験方法の一種であり、ＡＳＴＭ  Ｄ−２５６法で測定し常温（２３℃）で行っており、試片規格は６３．５×１２．７×３ｍｍである。
【００５９】
（４）熱分解温度：ＡＳＴＭ  Ｅ−４７４法によって、ＴＧＡ（ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃ  ａｎａｌｙｓｉｓ）を利用して熱分解温度を測定した。ＴＧＡの温度を１２０℃／ｈｒの速度で均一に昇温し、１０％の重量変化が起こった際の温度を示した。
【００６０】
【表４】
2016525586.tif 000004
【００６１】
前記表４を参照すると、プロピレン−メタクリル酸共重合体を相溶化剤として使用したポリプロピレンと炭素長繊維で形成された複合材料の機械的及び熱的物性が最も優秀に示されることが分かる。特に、実施例１乃至３を見ると、相溶化剤として非反応性相溶化剤（実施例３）よりは反応性相溶化剤を使用する場合（実施例２）に物性の向上がより有利であることが分かる。
【００６２】
また、適用された炭素繊維の長さが長いほどポリプロピレンと炭素短繊維で形成された複合材料の機械的及び熱的物性が優れていることを実施例及び比較例を通じて確認した。敷衍すると、比較例４〜６の炭素短繊維を使用した複合材料よりは比較例１〜３の複合材料の物性が少し優れており、これよりは本発明で提示する実施例１〜６の相溶化剤を使用した場合に炭素長繊維で、より優れた物性の向上を示した。しかし、相溶化剤を少量使用した場合（比較例８）や過剰量使用した場合（比較例９）にはかえって物性が低下するため、最適に制御された含量で相溶化剤を使用しなければ物性の向上を期待することはできない。