(57)【要約】  【課題】  毛羽の発生量を低減し、かつ、機械的強度及びガラス繊維分散性の良いポリプロピレン樹脂成形品を得るための長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料の製造方法を提供する  【解決手段】  ３００〜２０００本のガラス単繊維を集束剤で集束させたガラス繊維束２〜１８本を、酸変性ポリプロピレン樹脂を含む溶融したポリプロピレン樹脂中に浸漬させて、ノズルから引き抜き、平均径が０．４〜３．０ｍｍで、ガラス含有率が３０〜７５質量％となる長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法であって、前記集束剤として、重量平均分子量が１０，０００〜５０，０００、かつ、酸価が１０〜５０ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］である酸変性ポリプロピレン樹脂と、シランカップリング剤と、ポリウレタン樹脂とを含む組成物を用い、前記ガラス繊維束１００質量部に対し、前記集束剤を固形分で０．１〜１．０質量部付着させる。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
３００〜２０００本のガラス単繊維を集束剤で集束させたガラス繊維束２〜１８本を、酸変性ポリプロピレン樹脂を含む溶融したポリプロピレン樹脂中に浸漬させて、ノズルから引き抜き、平均径が０．４〜３．０ｍｍで、ガラス含有率が３０〜７５質量％となる長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法であって、
前記集束剤として、重量平均分子量が１０，０００〜５０，０００、かつ、酸価が１０〜５０ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］である酸変性ポリプロピレン樹脂と、シランカップリング剤と、ポリウレタン樹脂とを含む組成物を用い、
前記ガラス繊維束１００質量部に対し、前記集束剤を固形分で０．１〜１．０質量部付着させることを特徴とする長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法。
【請求項２】
前記集束剤の付着量が、前記ガラス繊維束１００質量部に対して、固形分で０．２〜０．６質量部である請求項１に記載の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法。
【請求項３】
前記集束剤に含まれる前記ポリウレタン樹脂の含有量が、前記酸変性ポリプロピレン樹脂１００質量部に対して５〜６０質量部である請求項１又は２に記載の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法。
【請求項４】
前記集束剤中の前記ポリウレタン樹脂の軟化温度が１００〜１８０℃である請求項１〜３のいずれか一つに記載の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法。
【請求項５】
射出成形用の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法である請求項１〜４のいずれか一つに記載の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス繊維の分散性が良好で、衝撃強度に優れたポリプロピレン樹脂成形品を得るために用いる長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂は、安価で軽量な材料であり、その成形加工の容易さから、汎用的に使用されている樹脂成形材料である。そして、その機械的物性、特に耐衝撃性を向上させるため、ポリプロピレン樹脂をガラス繊維等の繊維束で機械的物性を強化した長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料が知られている。
【０００３】
そして、この長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の機械的物性を向上させるために、ガラス繊維に対するポリプロピレン樹脂の含浸性を向上させ、ガラス単繊維間に空隙の発生を防止する必要がある。
【０００４】
例えば、下記特許文献１では、含浸ダイに導入されたガラス繊維束を、含浸ダイ内部に設けた突起やローラなどに接触させ、張力をかけてガラス繊維を開繊し、ガラス繊維束に対するポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂の含浸性を向上させた長繊維熱可塑性樹脂成形材料の製造方法が開示されている。
【０００５】
また、下記特許文献２では、酸変性オレフィン樹脂と、ポリエチレンイミンと、更に必要に応じてウレタン樹脂とを含む集束剤をガラス繊維に付与して集束させたガラス繊維束を長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用のガラス繊維束として用いており、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を製造する際に生じていた毛羽の発生や、マトリックス樹脂であるポリプロピレン樹脂との含浸性を向上させている。
【特許文献１】特開平６−２５４８５６号公報
【特許文献２】特開２００３−１９１２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１では、低粘度のマトリックス樹脂中にガラス繊維束を突起やローラなどに接触させて張力をかけてガラス繊維束を開繊しているが、例えば、集束性が強いガラス繊維束では、前後突起やローラでは充分に開繊できず、たとえ低粘度のマトリックス樹脂であっても、ガラス繊維にマトリックス樹脂が含浸しにくい。一方、集束性の弱いガラス繊維束を用いた場合では、前記突起やローラによる開繊の際に、摩擦によってガラス繊維束を構成する単繊維の一部が切れて毛羽となり、ひいてはこの毛羽がノズルなどを塞いでしまい、ガラス繊維束の引張抵抗が増大して、ガラス繊維束が破断し、生産が停止してしまうという問題があった。
【０００７】
特にガラス繊維の集束本数の少ないガラス繊維束を使用した場合、ガラス繊維の含有量が３０〜７５質量％の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料の製造時において、毛羽が生じやすく、これにより生じた毛羽が含浸ダイ内の屈曲工程部に堆積し、更には含浸ダイ下流のノズル内部を閉塞してしまうことにより、ガラス繊維束が破断しかねなく、長時間での安定生産が困難となる場合があった。
【０００８】
また、上記特許文献２によれば、製造時における毛羽の発生量を低減でき、更には、機械的強度に優れた樹脂成形品が得られるが、成形品中のガラス繊維の分散性が劣るといった問題点があり、特にガラス含有量が４０質量％以下となると、ガラス繊維がポリプロピレン樹脂中に分散し難く、射出成形での使用には適さないものであった。
【０００９】
よって本発明の目的は、毛羽の発生量を低減し、かつ、機械的強度及びガラス繊維分散性の良いポリプロピレン樹脂成形品を得るために用いる長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法は、３００〜２０００本のガラス単繊維を集束剤で集束させたガラス繊維束２〜１８本を、酸変性ポリプロピレン樹脂を含む溶融したポリプロピレン樹脂中に浸漬させて、ノズルから引き抜き、平均径が０．４〜３．０ｍｍで、ガラス含有率が３０〜７５質量％となる長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法であって、前記集束剤として、重量平均分子量が１０，０００〜５０，０００、かつ、酸価が１０〜５０ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］である酸変性ポリプロピレン樹脂と、シランカップリング剤と、ポリウレタン樹脂とを含む組成物を用い、前記ガラス繊維束１００質量部に対し、前記集束剤を固形分で０．１〜１．０質量部付着させることを特徴とする。
【００１１】
上記成分からなる集束剤で集束されたガラス繊維束は、比較的弾性な皮膜でガラス繊維が集束されているため、開繊時の摩擦抵抗を低減でき、毛羽の発生量を低減できる。また、得られた長繊維強化ポリプロピレン樹脂材料を成形品とした際、ガラス繊維の分散性のよいものとすることができる。
【００１２】
また、前記集束剤の付着量が、前記ガラス繊維束１００質量部に対して、固形分で０．２〜０．６質量部であることが好ましい。
【００１３】
更に、前記集束剤に含まれる前記ポリウレタン樹脂は、前記酸変性ポリプロピレン樹脂１００質量部に対して５〜６０質量部であることが好ましい。
【００１４】
また、前記集束剤中の前記ポリウレタン樹脂の軟化温度は１００〜１８０℃であることが好ましい。
【００１５】
そして、本発明は、射出成形用の長繊維強化ポリプレピレン樹脂成形材料の製造方法であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を製造する際に生じていた従来の問題である毛羽の発生やガラス繊維束の破断、ポリプロピレン樹脂の含浸性が充分に向上しないという問題を解決することができ、そして、ガラス繊維分散性が良く、特に射出成形に適した長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明で使用するガラス繊維は、所定の形状、例えば、太鼓状や円筒状に巻き取られた回巻体から引き出されたものが好ましい。
【００１８】
また、ガラス繊維束を構成するガラス単繊維は、繊維径が４〜３０μｍのものが好ましく用いられ、より好ましくは１０〜２５μｍである。そして、ガラス単繊維の集束本数は３００〜２０００本、好ましくは５００〜１５００本であることが好ましい。これによれば、マトリックス樹脂であるポリプロピレン樹脂をガラス繊維束に塗布または含浸させ易く、また、長繊維ポリプロピレン樹脂成形品のガラス含有率を調整しやすい。
【００１９】
本発明では、使用時の毛羽や静電気の発生を抑えてハンドリング性を改善するためや、マトリックス樹脂であるポリプロピレン樹脂に対するガラス繊維の接着性を改善するために後述の特定の集束剤をガラス繊維に付与する。該集束剤の付与量は、ガラス繊維束１００質量部に対して固形分で０．１〜１．０質量部が必須であり、好ましくは０．２〜０．６質量部である。集束剤の付与量が０．１質量部より少ないと前記のハンドリング性および接着性を十分に改善することが難しく、更にポリプレピレン樹脂を含浸させる際、糸切れが生じやすくなる。また、１．０質量部より多いと、集束したガラスの単繊維の間にポリプロピレン樹脂が含浸しにくくなり、十分な機械強度を備えることができなくなる恐れがある。
【００２０】
本発明では、ガラス繊維の集束剤として、酸変性ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂、及びシランカップリング剤を含む組成物を用いる。
【００２１】
本発明の集束剤に使用する酸変性ポリプロピレン樹脂は、重量平均分子量は１０，０００〜５０，０００が好ましく、より好ましくは２０，０００〜３５，０００であり、酸価は１０〜５０ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］が好ましく、より好ましくは２０〜４５ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］である。
【００２２】
重量平均分子量が１０，０００以下であると、ガラス繊維の集束性が劣り、また、毛羽立ちやすくなり、５０，０００以上であると、ガラス繊維の分散性が悪く、樹脂成形品とした際、ガラス繊維の未分散が生じ易い。
【００２３】
また、酸価が１０ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］以下であると、ガラス繊維とマトリックス樹脂との接着性が劣り、５０ｍｇ［ＫＯＨ／ｇ］以上であると、必然的に酸変性ポリプロピレン樹脂の重量平均分子量が低くなり、ガラス繊維の集束性が劣る上に、反応に寄与しない酸（主にカルボン酸）が過剰に存在するので集束剤調合時の溶液安定性が低下し、固形分の沈殿等が生じ易くなり、集束剤溶液としての取扱いが困難となる。
【００２４】
本発明で使用する酸変性ポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン樹脂をクロルスルホン化した後にスルホン基に変換させるか、直接スルホン化するか、さらにはポリプロピレン樹脂の製造時に、ポリプロピレンに重合性不飽和カルボン酸化合物またはその誘導体を共重合させるか、さらにはポリプロピレン樹脂に、付加重合性不飽和カルボン酸化合物またはその誘導体をグラフト重合させるなどの方法で得られる。
【００２５】
スルホン化されたポリプロピレン樹脂としては、上記の如きポリプロピレン樹脂に塩素と二酸化イオウ、またはクロルスルホン酸を反応させてクロルスルホン化し、これをスルホン基に変化させたもの、および直接スルホン化したポリプロピレン樹脂が挙げられる。
【００２６】
不飽和カルボン酸化合物またはその誘導体で変性された酸変性ポリプロピレン樹脂としては、ポリプロピレン樹脂に不飽和カルボン酸化合物またはその誘導体をグラフト重合したものなどが挙げられる。
【００２７】
ここで、カルボン酸変性のために使用される不飽和カルボン酸としては、例えば、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられる。また、不飽和カルボン酸の誘導体としてはこれらの酸無水物、エステル、アミド、イミド、金属塩などがあり、その具体例としては、無水マレイン酸、無水イタコン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸グリシジル、マレイン酸モノエチルエステル、マレイン酸ジエチルエステル、フマル酸モノメチルエステル、フマル酸ジメチルエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸モノアミド、マレイン酸ジアミド、フマル酸モノアミド、マレイミド、Ｎ−ブチルマレイミド、メタクリル酸ナトリウムなどを挙げることができる。これらの化合物のうちでフリーのカルボン酸基を有さないものは、重合後に加水分解などによりカルボン酸基を生成させる。
【００２８】
上記の不飽和カルボン酸化合物およびその誘導体のうち、好ましいのはアクリル酸およびメタクリル酸のグリシジルエステルおよび無水マレイン酸であり、これらにより変性された好ましい酸変性ポリプロピレン樹脂としては、ポリプロピレン樹脂に無水マレイン酸をグラフト重合することにより酸変性したもの、ポリプロピレンと（メタ）アクリル酸グリシジルエステルまたは無水マレイン酸とを共重合することにより酸変性したものが挙げられる。
【００２９】
本発明において使用するポリウレタン樹脂は、高分子ポリオール、有機ジイソシアネートおよび必要により鎖伸長剤および／または架橋剤とから誘導されてなる従来公知のものが使用できるが、軟化温度が１００〜１８０℃のポリウレタン樹脂が好ましい。
【００３０】
ポリウレタン樹脂の軟化温度が１００℃以下であると集束剤による皮膜が脆くなり、集束性が劣ってしまうため毛羽立ちやすくなり、１８０℃以上であると集束剤による形成皮膜が硬くなるため、開繊しにくくなり、マトリックス樹脂の含浸性が劣ってしまう。
【００３１】
上記高分子ポリオールの具体例としては、例えば、１）ポリエステルポリオール［例えばポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリネオペンチルテレフタレートジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリバレロラクトンジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなど］、２）ポリエーテルポリオール［ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリオキシエチレンオキシプロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコール、ビスフェノール類のエチレンオキサイド及び／又はプロピレンオキシド付加物など］などが挙げられる。該高分子ポリオールの数平均分子量は通常５００〜６，０００、好ましくは８００〜３，０００である。
【００３２】
有機ジイソシアネートの具体例としては、１）芳香族ジイソシアネート；例えば、２，４’−もしくは４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、２，４−もしくは２，６−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、水素添加のウレタン（Ｈ１２−ＭＤＩ）、４，４’−ジベンジルジイソシアネート、１，３−もしくは１，４−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートなど、２）脂肪族ジイソシアネート；例えば、エ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（ＨＤＩ）、リジンジイソシアネートなど、３）脂環式ジイソシアネート；例えば、イソフォロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネートなどが挙げられ、これら２種以上を混合物として用いてもよい。これらのうち好ましいものは、ＭＤＩ、ＴＤＩ、Ｈ１２−ＭＤＩ、ＨＤＩおよびＩＰＤＩである。
【００３３】
必要により用いられる鎖伸長剤および／または架橋剤としては、数平均分子量が６０〜５００未満の活性水素含有化合物、例えば、多価アルコール［エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチルペンタンジオール、ジエチレングリコール、１、５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−ビス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサン、１，４−ビス（ヒドロキシエチル）ベンゼン、２，２−ビス（４，４’−ヒドロキシシクロヘキシル）プロパンなどの２価アルコール；グリセリン、トリメチロールプロパンなどの３価アルコール；ペンタエリスリトール、ジグリセリン、α−メチルグルコシド、ソルビトール、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリトール、グルコース、フラクトース、ショ糖などの４〜８価のアルコールなど］、多価フェノール類［ピロガロール、カテコール、ヒドロキノンなどの多価フェノール；ビスフェノールＡ、ビスフェノールＦ、ビスフェノールＳなどのビスフェノール類など］、水、ポリアミン［脂肪族ポリアミン（エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミンなど）、脂環族ポリアミン（イソホロンジアミン、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジアミンなど）、芳香族ポリアミン（４，４’−ジアミノジフェニルメタンなど）、芳香脂環族ポリアミン（キシリレンジアミンなど）、ヒドラジンもしくはその誘導体など］などが挙げられる。また、必要により分子内に親水性基と活性水素基とを含有する化合物（例えば乳酸、ジメチロールプロピオン酸、アミノエチルスルホン酸など）を併用しても良い。
【００３４】
ポリウレタン樹脂は、水不溶性ポリウレタン樹脂、水溶性ポリウレタン樹脂、自己乳化性ポリウレタン樹脂などの乳化液、水溶液あるいは分散液として使用できる。
【００３５】
本発明の集束剤におけるポリウレタン樹脂の含有量は、集束剤中の酸変性ポリプロピレン樹脂１００質量部に対して、５〜６０質量部であることが好ましく、１０〜４０質量部であることがより好ましい。
【００３６】
ポリウレタン樹脂の含有量が５質量部以下であると集束性が劣るため毛羽立ち易くなり、６０質量部以上であると開繊しにくくなるため、マトリックス樹脂との含浸性が劣ってしまう。
【００３７】
本発明において使用するシランカップリング剤は、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メトキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシランのようなアミノシラン類や、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のようなエポキシシラン類、γ−クロロプロピルトリメトキシシランのようなクロルシラン類、γ−メルカプトトリメトキシシランのようなメルカプトシラン、ビニルメトキシシラン、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のようなビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのようなアクリルシラン類などから１つ以上選ばれたものが好ましく使用される。
【００３８】
本発明の集束剤におけるシランカップリング剤の含有量は、集束剤中の酸変性ポリプロピレン樹脂１００質量部に対して、５〜９０質量部であることが好ましく、１５〜６５質量部であることがより好ましい。
【００３９】
シランカップリング剤の含有量が５質量部以下であるとマトリックス樹脂との接着性が劣るため機械強度が低下してしまい、また９０質量部以上添加しても強度向上効果はほとんど得られず、また、成形品の色調が黄変してしまうため好ましくない。
【００４０】
本発明において使用する集束剤には、さらに、前記集束剤には、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリオレフィン樹脂などのポリマーまたはその変性物、あるいはポリオレフィン系ワックスに代表されるワックス類などのオリゴマーを添加して使用できる。ただし、上記のポリマーやオリゴマーは、通常、界面活性剤による水分散化によって得られた水分散体、あるいはポリマーやオリゴマーの骨格中に存在するカルボキシル基やアミド基の中和や水和による水溶化、乳化、あるいは分散化によって得られる水溶液、エマルジョン、あるいは分散液といった形態で使用するのが一般的である。
【００４１】
さらに、集束剤に潤滑性能を付与するために、潤滑剤を含有させることができる。該潤滑剤としては、従来の集束剤に用いられているもの、例えば、キャデリンワックス、カルナウバワックス、木ろうなどの植物系ワックス、みつろう、ラノリン、鯨ろうなどの動物系ワックス、モンタンワックス、石油ワックスなどの鉱物系ワックス、脂肪酸アミド、および脂肪酸エステル系、芳香族エステル系、脂肪酸エーテル系、芳香族エーテル系の界面活性剤などが好ましく使用される。
【００４２】
この潤滑剤は、多すぎるとガラス繊維とマトリックス樹脂との接着を妨げることになり、不足すれば充分な潤滑性能が得られないため、使用する場合には、集束剤全体に対して固形分として０．０５〜０．５重量％程度添加するのが適当である。
【００４３】
さらに、上記集束剤は、上記の成分以外に、塩化リチウム、ヨウ化カリウムなどの無機塩や、アンモニウムクロライド型やアンモニウムエトサルフェート型などの４級アンモニウム塩に代表される帯電防止剤、あるいは脂肪族エステル系、脂肪族エーテル系、芳香族エステル系、芳香族エーテル系の界面活性剤に代表される潤滑剤などを含んでいてもよい。
【００４４】
本発明で使用する集束剤は、全体として水溶液、エマルジョン、あるいは水分散液の形態で使用され、ガラス繊維束１００質量部に対し、固形分として０．１〜１．０質量部付与されていることが重要であり、０．２〜０．６質量部であることが好ましい。０．１質量部未満であるとガラス繊維にマトリックス樹脂としてのポリプロピレン樹脂を含浸させる際に、糸切れが発生しやすく作業性が劣る。一方、１．０質量部を越えるとガラス繊維の結束力が強く、マトリックス樹脂としてのポリプロピレン樹脂を含浸させる際の含浸性が劣るため好ましくない。
【００４５】
本発明においてマトリックス樹脂として用いるポリプロピレン樹脂は、特に限定はないが、ガラス繊維との接着性を向上させるために、マレイン酸、アクリル酸などで酸変性されていることが前記集束剤との相溶性がよいため好ましく、必要により、用途や成形条件に応じて、ポリプロピレン樹脂中に着色剤、改質剤、ガラス繊維以外の充填剤など、公知の添加剤を適宜配合させることができ、これらは常法に従いポリプロピレン樹脂と混練して使用することができる。
【００４６】
次に本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の製造方法について説明する。
【００４７】
本発明において、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は例えば、図１に示すような工程によって製造することができる。
【００４８】
まず、図示しない回巻体から引き出した連続したガラス繊維束１を含浸ダイ４に導入する。押出機３から溶融マトリックス樹脂（ポリプロピレン樹脂）２を含浸ダイ４に供給し、ガラス繊維束１にポリプロピレン樹脂を含浸させる。そして、ポリプロピレン樹脂の含浸したガラス繊維束１を、ノズル５を通して引き出し、それによって余分なポリプロピレン樹脂を除去して、所定のガラス含有率で、所定の形状に賦形された所望の長繊維強化ポリプロピレン樹脂ロッド６が得られる。
【００４９】
この長繊維強化ポリプロピレン樹脂ロッド６を、冷却槽７に冷却し、引き取り機８で引き取る。引き取られた長繊維強化ポリプロピレン樹脂ロッド６は、回転式切断刃の付いたペレタイザー９で所定の長さに切断され、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料１０が得られる。
【００５０】
なお、上記の例では、連続したガラス繊維束１にポリプロピレン樹脂を塗布または含浸する方法として、ガラス繊維束１に溶融したポリプロピレン樹脂を含浸させる溶融含浸法を採用したが、その他の方法を採用することもできる。例えば、ポリプロピレン樹脂のエマルジョン、ポリプロピレン樹脂粉末を水またはその他の液体中に分散させた懸濁液、あるいはポリプロピレン樹脂を溶媒に溶解させた樹脂溶液などを、ガラス繊維束に塗布または含浸させた後、分散媒または溶媒を除去させる方法を採用することもできる。
【００５１】
また、上記塗布または含浸させる方法としても、含浸ダイを用いる方法以外に、ロールコーターやカーテンコーターなどの方法を採用することもできる。さらに、ポリプロピレン樹脂粉末をガラス繊維束に付着させた後、必要に応じて加熱溶融し、次いで冷却する方法を採用することもできる。ただし、乾燥や脱溶媒の工程が不要なことやコスト面から、溶融含浸法を採用することが好ましい。
【００５２】
このようにして得られた長繊維維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、マトリックス樹脂中にガラス繊維が実質的に同一長さでかつ同一方向に並行配列して含有しており、好ましくは線材状又はペレット状物である。ガラス繊維が実質的に同一長さでかつ同一方向に並行配列して含有されているとは、ガラス繊維の大部分が同一方向に並列してほぼ平行に配列されているが、一部の繊維は部分的に湾曲していたり、お互いに絡み合っていたりしてもよい状態を意味する。
【００５３】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、２〜１８本のガラス繊維束からなり、好ましくは３〜１５本である。２本未満であると、ガラス繊維束中のガラス単繊維量が増え、撚りが生じると含浸性が極端に劣り、また、１８本を超えると作り扱いが困難となるため好ましくない。
【００５４】
また、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料におけるガラス含有率は、特に限定されないが、本発明の効果を顕著に出すには、成形材料中に好ましくは３０〜７５質量％、より好ましくは４０〜７０質量％である。ガラス繊維の含有率が３０質量％未満の場合には、ガラス繊維による補強効果が得られず、また、７５質量％を超えるとマトリックス樹脂との含浸性が劣り、ノズルの引き抜き工程で毛羽が発生し、断線を起こしやすくなり好ましくない。
【００５５】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料におけるガラス繊維の長さは、特に限定されないが、好ましくは３〜２０ｍｍ、より好ましくは６〜１６ｍｍである。長さが３ｍｍ未満の場合は、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の線材状又はペレット状物の製造時に割れや毛羽が発生しやすく、また、繊維強化の効果が発現しにくい。一方、長さが２０ｍｍを超える場合には射出成形によって成形する際に、成形機への供給が困難となったり、ガラス繊維の分散や流動性の低下を招く恐れがある。
【００５６】
また、本発明の前記長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の平均径は好ましくは０．４〜３．０ｍｍであり、より好ましくは０．７〜２．６ｍｍである。本発明では特定のガラス繊維被膜形成剤を用いているため、比較的細い平均径のガラス繊維を含有するポリオレフィン樹脂形成材料を製造する際の作業性の問題を改善するものであるが、平均径が０．４ｍｍ未満であると上記成形材料の嵩密度が小さくなり、輸送供給性が劣り好ましくない。一方、平均径が３．０ｍｍを超えると、ガラス含有率が高い（４０質量％以上）場合は、射出成形によって成形する場合にガラス繊維の分散性が劣るため好ましくない。
【実施例】
【００５７】
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。しかし、これらの実施例は本発明の実施態様を具体的に説明するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５８】
［ガラス繊維束の製造］
繊維径１６μｍのガラス単繊維６００本に、表１に示す原料を用い、表２に示す配合割合で調合した集束剤を用いてガラス単繊維を集束させ、製造例１〜８のガラス繊維束を製造した。なお、集束剤の付着量は表２に示す。
【００５９】
【表１】
2006117726.tif 000002
【００６０】
【表２】
2006117726.tif 000003
【００６１】
［長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の製造］
＜実施例１＞
ＭＩ＝１２０（ｇ／１０ｍｉｎ）［温度：２３０℃、荷重：２．１６ｋｇｆにて測定］の酸変性したポリプロピレンホモポリマー樹脂を含むポリプロピレン樹脂が２８０℃で溶融している含浸ダイに、製造例１のガラス繊維束を７本引き揃え、前記含浸ダイ中で開繊させながらガラス繊維束に前記ポリプロピレン樹脂を含浸させ、得られたポリプロピレン樹脂ロッドを引き取り速度２０ｍ／分で含浸ダイから引き抜いた。ポリプロピレン樹脂ロッドを冷却し、ペレタイザーにより８ｍｍに切断し、ガラス含有率５０質量％となる実施例１の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６２】
＜実施例２＞
製造例２のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる実施例２の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６３】
＜実施例３＞
製造例３のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる実施例３の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６４】
＜実施例４＞
製造例４のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる実施例４の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６５】
＜比較例１＞
製造例５のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる比較例１の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６６】
＜比較例２＞
製造例６のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる比較例２の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６７】
＜比較例３＞
製造例７のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる比較例３の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６８】
＜比較例４＞
製造例８のガラス繊維束を用いた以外は実施例１と同様にしてガラス含有率５０質量％となる比較例４の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００６９】
［評価項目］
＜毛羽作業性＞
実施例１〜４、及び比較例１〜４の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料の製造時において、２４時間連続可動させ、ノズル部による毛羽発生、及びそれに伴うノズル詰まり（繊維断線）について確認し、毛羽発生がほとんど無くノズル詰まりも発生しない場合を○、毛羽発生によるノズル断線回数が１回以上ある場合を×とした。
【００７０】
＜ノッチ付きＩｚｏｄ衝撃強度測定＞
実施例１〜４、及び比較例１〜４の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を、ＭＩ＝３０（ｇ／１０ｍｉｎ）［温度：２３０℃、荷重：２．１６ｋｇｆにて測定］のポリプロピレンブロックポリマー樹脂ペレットとドライブレンドしてガラス含有率を４０質量％に調整し、長繊維射出成形機（日本製鋼所製〔型締力；１１０ｔ、スクリュー；ガラス繊維用スクリュー、スクリュー径；４０ｍｍ〕）、及び、多目的試験片金型を用い、ＪＩＳ−Ｋ６９２１−２に準拠した成形条件で、射出成形を行い多目的試験片（ＪＩＳ−Ｋ−７１３９）を作製し、ＪＩＳ−Ｋ−７１１０に準拠してノッチ付きＩｚｏｄ衝撃強度を評価した。
【００７１】
＜繊維分散性評価＞
実施例１〜４、及び比較例１〜４の長繊維ポリプロピレン樹脂成形材料を、ＭＩ＝３０（ｇ／１０ｍｉｎ）［温度：２３０℃、荷重：２．１６ｋｇｆにて測定］のポリプロピレンブロックポリマー樹脂ペレットとドライブレンドし、ガラス含有率を４０質量％に調整し、長繊維射出成形機（日本製鋼所製）を用い、シリンダー温度２５０℃、金型温度４０℃、背圧０．３ＭＰａで、縦６０ｍｍ、横６０ｍｍ、厚さ２ｍｍのナチュラル色の平板成形品をそれぞれ１０枚成形し、目視によりその表面における繊維の分散状態、特に未解繊束の有無、頻度を観察した。長繊維の未開繊束が平板１０枚全てにおいて散見される場合を××、長繊維の未開繊束が平板数枚において散見される場合を×、長繊維の未解繊束が平板数枚においてわずかに見られる場合を○、長繊維の未開繊束が平板１０枚全てにおいて見られない場合を◎とした。
【００７２】
実施例１〜４及び比較例１〜４の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料について上記評価を行い、結果を表３にまとめて記す。
【００７３】
【表３】
2006117726.tif 000004
【００７４】
上記結果より、重量平均分子量が１０、０００未満の酸変性ポリプロピレン樹脂を含む集束剤を用いた比較例２では、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料製造時において、毛羽の発生量が多く、断線が生じやすく、また、それを用いた樹脂成形品は機械強度の劣るものであった。また、重量平均分子量が５０、０００を超える酸変性ポリプロピレン樹脂を含む集束剤を用いた比較例３では、成形品とした際に、繊維の未分散が発生しやすく、極めて繊維分散性の悪いものであり、ポリウレタン樹脂を含まない集束剤を用いた比較例４では、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料製造時において、毛羽の発生量が多く、断線が生じやすく、また、それを用いた樹脂成形品は機械強度の劣るものであった。そして、重量平均分子量が１０、０００〜５０，０００の酸変性ポリプロピレン樹脂を含み、ポリウレタン樹脂を含む集束剤を用いても、付着量が固形分で１．０質量部以上となるガラス繊維束を用いた比較例１では、成形品とした際に、繊維の未分散が発生しやすく、外観の劣るものであった。
【００７５】
一方、重量平均分子量が１０、０００〜５０，０００の酸変性ポリプロピレン樹脂を含み、ポリウレタン樹脂を含む集束剤をガラス繊維１００質量部に対し固形分で０．１〜１．０質量部付着させた実施例１〜４では、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料製造時において、毛羽はほとんど発生せず、断線は極めて生じにくく、また、それを用いた樹脂成形品は機械強度に優れるものであり、繊維分散性の良いものであった。
【００７６】
なかでも、軟化温度が１００〜１８０℃のポリウレタン樹脂を、酸変性ポリプロピレン樹脂１００質量部に対し５〜６０質量部含む集束剤を用い、ガラス繊維１００質量部に対し固形分で０．２〜０．６質量部の範囲で付着させた実施例１では、樹脂成形品中に未分散の繊維は全く認められず、極めて繊維分散性のよいものであった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の製造方法によれば、毛羽立ちが少なく、樹脂含浸性のよい長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料が得られ、それを用いた樹脂成形品は、ガラス繊維の分散性がよく、機械強度に優れたポリプロピレン樹脂成形品とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の製造工程を示す基本構成図である。
【符号の説明】
【００７９】
１：ガラス繊維束
２：マトリックス樹脂（ポリプロピレン樹脂）
３：押出機
４：含浸ダイ
５：ノズル
６：長繊維強化ポリプロピレン樹脂ロッド
７：冷却槽
８：引き取り機
９：ペレタイザー
１０：長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料
【図１】
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