(57)【要約】【課題】製造された繊維強化樹脂ペレットを射出成形にて成形する際、成形機内のスクリュー通過時に繊維が切断され、繊維長が短くなるため、繊維の補強効果を十分に奏することができない。本発明では、強度性能の高い繊維強化樹脂ペレットを提供することを目的とする。【解決手段】植物繊維と樹脂とを含む繊維強化樹脂ペレットにおいて、植物繊維の繊維長が、式（１）で表される臨界繊維長（Lcr）以上の長さであることを特徴とする繊維強化樹脂ペレット。Lcr＝σf×Φf／（2×τ）・・・式（１）（ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは、植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を表す）である。【選択図】図１
2011251455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物繊維と樹脂とを含む繊維強化樹脂ペレットにおいて、
前記植物繊維の繊維長が、式（１）で表される臨界繊維長（Ｌｃｒ）以上の長さであることを特徴とする繊維強化樹脂ペレット。
Lcr＝σf×Φf／（2×τ）・・・式（１）
（ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは、植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を表す。）
【請求項２】
前記植物繊維は、ペレットの長手方向に配向していることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂ペレット。
【請求項３】
前記植物繊維において、
前記繊維長は、繊維強化樹脂ペレットと同一の長さであることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂ペレット。
【請求項４】
前記植物繊維は、麻の靭皮部から得られた原草であることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂ペレット。
【請求項５】
ビニル系、もしくは、メタクリロキシ系のシランカップリング剤を用いたことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化樹脂ペレット。
【請求項６】
植物繊維に溶融した樹脂を含浸させて繊維強化樹脂ペレットを製造する製造方法であって、
前記植物繊維に、１００ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下の引張力を付与して前記植物繊維を溶融した樹脂へ混入することを特徴とする繊維強化樹脂ペレットの製造方法。
【請求項７】
植物繊維と樹脂とを含む樹脂組成物を製造する樹脂組成物の製造方法において、
植物繊維を目開き５００μm以下のメッシュに通すステップと、メッシュを通過した前記植物繊維を溶融した樹脂へ混入するステップと、
を備えることを特徴とする請求項６に記載の繊維強化樹脂ペレットの製造方法。
【請求項８】
前記植物繊維と前記樹脂とに、さらにシランカップリング剤を添加するステップをさらに備えることを特徴とする請求項６に記載の繊維強化樹脂ペレットの製造方法。
【請求項９】
請求項１〜請求項５のいずれかの繊維強化樹脂ペレットが射出成形された繊維強化樹脂成形材において、
前記植物繊維の繊維長が、式（１）で表される臨界繊維長（Ｌｃｒ）以上の長さであることを特徴とする繊維強化樹脂成形材。
Lcr＝σf×Φf／（2×τ）・・・式（１）
（ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは、植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を表す。）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂ペレットおよび繊維強化樹脂ペレットの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維強化プラスチックに含有する強化材としては、優れた強度を有するガラス繊維が用いられてきた。
そして、この繊維強化プラスチックを燃焼させて熱エネルギーを回収するサーマルリサイクルが行われていた。
【０００３】
しかし、この繊維強化プラスチックに含まれるガラス繊維は不燃物であるため、燃焼炉の損傷や、燃焼効率の低下を招き、結果的に燃焼後の残渣が多くなるため、埋め立て廃棄されるという問題点があった。このため、ガラス繊維を強化材として用いた繊維強化プラスチックを適切にリサイクルすることができていない。
【０００４】
このような問題に対処するために、強化材として植物繊維等の天然繊維を用いた繊維強化プラスチックが提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、天然繊維を強化繊維として用い、撚り糸の使用や、長尺の天然繊維に、撚りを与えながら溶融した熱可塑性樹脂を含浸して繊維強化樹脂ペレットを製造する製造方法および繊維強化樹脂ペレットが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１２５７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１の繊維強化樹脂ペレットは、個々の天然繊維間に樹脂が十分に行き渡らず、繊維の分散不良となる。
【０００８】
その結果、製造された繊維強化樹脂ペレットを射出成形にて成形する際、成形機内のスクリュー通過時に繊維が切断され、繊維長が短くなるため、繊維の補強効果を十分に奏することができない。
【０００９】
そこで、本発明では、上記課題を解決し、強度性能の高い繊維強化樹脂ペレット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】
【００１０】
上記目的を達成するために、繊維強化樹脂ペレットは、植物繊維と樹脂とを含む繊維強化樹脂ペレットであって、植物繊維の繊維長が、式（１）で表される臨界繊維長（Lcr）以上の長さであることを特徴とする。
Lcr＝σf×Φf／（2×τ）・・・式（１）
（ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは、植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を表す）
さらに、上記目的を達成するために、繊維強化樹脂ペレットの製造方法は、植物繊維に溶融した樹脂を含浸させて繊維強化樹脂ペレットを製造する製造方法であって、植物繊維に、１００ＭＰａ以上８００MPａ以下の引張力を付与して植物繊維を溶融した樹脂へ混入することを特徴とする繊維強化樹脂ペレットの製造方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明の繊維強化樹脂ペレット及び繊維強化樹脂ペレットの製造方法によれば、強度性能の高い繊維強化樹脂ペレットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】繊維強化樹脂ペレットの製造装置を示す図
【図２】各々の繊維強化樹脂ペレットの実験結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の繊維強化樹脂ペレットは、植物繊維と樹脂とを含む繊維強化樹脂ペレットであって、植物繊維の繊維長が、式（１）で表される臨界繊維長（Ｌｃｒ）以上の長さであることを特徴とする。
Ｌｃｒ＝σf×Φf／（2×τ）・・・式（１）
（ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは、植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を表す）
１．第１実施形態
１−１、繊維強化樹脂ペレット
１−１−１、植物繊維
本発明に用いる植物繊維は、木材由来の木材繊維、ニュージーランド麻、マニラ麻、サイザル麻等から得られる葉脈繊維、大麻、亜麻、ジュート、ケナフ、ラミー等の麻類から得られる靭皮繊維、ココヤシ繊維である。また、これらの植物繊維は、セルロース、ヘミセルロース、リグニン、ペクチン等から構成される。
特に、靱皮繊維は、一般的に、加工した撚り糸、もしくは、撚り糸の加工品として使用される。
より具体的には、資材用途としてのロープ、穀物の輸送、保管に使用される麻袋、清涼感を特徴とする服地に使用される。
靭皮繊維は、茎外周の靱皮部において、靭皮繊維の複数本が束となった靭皮繊維の集束として植物体内に存在している。
【００１４】
本実施の形態で用いる植物繊維は、臨界繊維長以上を満たす繊維長を有する。
ここで、臨界繊維長を、繊維強化樹脂ペレットに引張力を負荷した際に、繊維強化樹脂ペレット中の強化材に負荷される軸力が植物繊維の降伏応力に達して、強化材が破断する長さ、と定義する。
【００１５】
臨界繊維長以上の繊維長を有する植物繊維は、植物繊維の引張強度分の外力を負担する形となる。そのため、強化材としての機能が最大限に引き出される。よって、繊維強化プラスチックの強度特性を最も引き出せる繊維形態となる。
より、具体的に植物繊維の臨界繊維長について［式１］を用いて説明する。
植物繊維の繊維長手方向の力の釣り合いより、植物繊維の臨界繊維長は、［式１］のように示すことができる。
Lcr＝σf×Φf／（2×τ）・・・［式１］
ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を示す。
なお、植物繊維の直径は、植物繊維の繊維長手方向に対して垂直に３箇所を断面切断したときの断面の直径を平均化した値である。
植物繊維の引張強度σfは、JIS L １０６９記載の方法で、植物繊維から引張試験片を作成し、万能試験機（万能試験機  オートグラフＡＧＳ−５００ＮＸ、（株）島津製作所  製）によって引張試験を行うことで算出される。
植物繊維の直径Φfは、マイクロスコープ（マイクロスコープ  ＶＨＸ−１０００  キーエンス（株）キーエンス  製）により測定する。
植物繊維と樹脂との間の界面接着強度τは、1本の植物繊維が複合化する樹脂中に埋没した試験片に荷重を掛け、万能試験機（万能試験機  オートグラフＡＧＳ−５００ＮＸ、（株）島津製作所  製）で植物繊維を引き抜く力を測定することにより算出する。
【００１６】
本実施の形態では、臨界繊維長以上の繊維長を有する植物繊維の一例として、麻類から得られる靭皮繊維の集束が複数本結合された原草を用いる。
この原草は下記に示した［１］から［３］の工程を経て得られる。
［１］刈り取った生茎を１〜２週間位、水に漬け発酵（浸水醗酵）をさせ、茎外周の靱皮部を剥離する。
［２］剥離された靱皮部を水洗して不純物を除く。
［３］不純物が除去された靭皮部を乾燥させて精選する。
【００１７】
植物繊維の繊維強化樹脂ペレットに対する体積含有率は、繊維強化樹脂ペレットの体積を１００とすると、５ｖｏｌ％以上６０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。
繊維強化樹脂ペレット中における植物繊維の体積含有率が６０ｖｏｌ％を超えると、繊維強化樹脂ペレットを成形する際、植物繊維中に溶融した樹脂の流動性が確保できず、成形不良が発生する可能性が高い。
一方、植物繊維の体積含有率が５ｖｏｌ％未満である場合、樹脂の補強が十分でない。
なお、本実施形態で用いる植物繊維は、単独でも、２種類以上でも良い。
【００１８】
１−１−２、樹脂
本実施形態で用いる樹脂として、次に示した樹脂を用いることができる。
例えば、ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂等のポリスチレン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、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等の熱可塑性ポリエステル樹脂、塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン等のハロゲン含有ポリオレフィン樹脂、６−ナイロン、６，６−ナイロン、４，６−ナイロン、１１−ナイロン、１２−ナイロン、芳香族ナイロン等のポリアミド樹脂、ポリエチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、スルホン酸樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアニルエーテルエルニトリル樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリアセタール樹脂、液晶性芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニルエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリベンゾイミダール樹脂、生分解性熱可塑性樹脂等が挙げられる。
【００１９】
さらに、生分解性熱可塑性樹脂の例としては、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンサクシネートカーボネート、ポリエチレンサクシネート、カプトラクトン、ポリエステルアミド、改質ポリエステル、ポリエステルカーボネート、ポリブチレンサクシネートカーボネート、ポリビニルアルコール等の化学合成系樹脂、ポリヒドロキシブチレートバリレート、ポリヒドロキシブチレート、プルラン等の微生物産生系樹脂、酢酸セルロース、澱粉／脂肪族ポリエステル等の天然物系樹脂等が挙げられる。
なお、これらの樹脂は、単独で用いても２種類以上を組合せて用いてもよい。
【００２０】
上記に示した樹脂において、例えば、ポリプロピレンのように、２２０℃以上の加熱温度で十分に溶融し、かつ、熱による変性等が起こりにくい熱可塑性樹脂であることがより好ましい。例えば、ポリプロピレンは汎用樹脂の中で、最軽量の熱可塑性樹脂である。そのため、ポリプロピレンと植物繊維とを組み合わせることにより、軽量かつ高強度な繊維強化樹脂ペレットを得ることが出来る。
【００２１】
樹脂の繊維強化樹脂ペレットに対する体積含有率は、汎用的な押出成形や射出成形を用いる場合、４０ｖｏｌ％以上９５ｖｏｌ％以下が好ましい。樹脂の体積含有率が９５ｖｏｌ％を越えると、繊維強化樹脂ペレットにおける樹脂の補強効果が十分でない。一方、樹脂の含有率が４０ｖｏｌ％未満の場合、繊維強化樹脂ペレットを成形する際、植物繊維中に溶融した樹脂の流動性が確保できず、成形不良が発生する可能性が高い。
【００２２】
１−２、繊維強化樹脂ペレットの製造方法
次に、本実施の形態における繊維強化樹脂ペレットの製造方法について図１を用いて説明する。図１は、繊維強化樹脂ペレットを製造する製造装置を示している。本実施の形態における繊維強化樹脂ペレットの製造方法は、植物繊維の束２を、混練押出機５によって溶融した熱可塑性樹脂６が供給されているクロスヘッドダイ４を通して引き抜く。
より具体的に説明すると、以下に示すような方法で繊維強化樹脂ペレットが製造される。まず、クリール１から送り出される植物繊維の束２は、ガイドロール３を介してクロスヘッドダイ４に導かれる。そのため、クリール１には、送り出される植物繊維の束２の張力を制御できる機能を有していることが要求される。
【００２３】
そして、クロスヘッドダイ４内の温度は使用する熱可塑性樹脂の溶融温度を考慮して設定される。熱可塑性樹脂の溶融温度以上の温度が必要であり、クロスヘッドダイ４内の温度が高い程、樹脂の粘度低下に伴う含浸速度の上昇が期待できるので好ましい。ただし、植物繊維、熱可塑性樹脂の熱分解温度には注意する必要がある。例えば、植物繊維の主要構成成分であり、補強効果に優れたセルロースがある。したがって、セルロースの熱分解を抑制するために約２２０℃以下の温度に設定されることが好ましい。
【００２４】
なお、植物繊維の束２は、個々の植物繊維がリグニン、ペクチンなどにより、微弱な結合力で結びついている。したがって、植物繊維の束２をクロスヘッドダイ４内の溶融樹脂浴に通す際に、１００〜８００MPａの張力を植物繊維の束２に与えることが好ましい。張力の付与により、微弱な結合が切れて、個々の植物繊維の間がせん断力により開裂する。開裂により、植物繊維の束２がクロスヘッドダイ４内の溶融樹脂浴を通過する際、または、ローラー７間を通過する際、植物繊維の間へ溶融樹脂が効率的に含浸される。それは、溶融樹脂が、植物繊維と植物繊維との間に浸透しやすくなる空間がより多く確保されるためである。ただし、張力の過負荷によって植物繊維の束２が切れないように注意する必要がある。
【００２５】
さらに、張力の付与に代わる方法として、メッシュを活用する方法がある。例えば、植物繊維の束２がクロスヘッドダイ４を通過する直前にメッシュを配置する。これにより、植物繊維と植物繊維との間に残存するリグニン、ペクチンによる部分的な微弱な結合を機械的に乖離することが可能となる。個々の植物繊維間が乖離した状態で、植物繊維の束２がクロスヘッドダイ４内を通過することで、熱可塑性樹脂を植物繊維の束２の中心部までより効率的に含浸させることが可能となる。配置するメッシュの目開きは、植物繊維の直径に応じて決定されるが、目開き５００μｍ以下のメッシュを使用することが好ましい。
【００２６】
その後、樹脂が含浸された植物繊維の束２を繊維長手方向に対して垂直に置かれた円柱状の自由回転する少なくとも２個以上のローラー７を通す。ローラー７には、植物繊維の束２表面に付着している樹脂を植物繊維の束２の内部へ含浸する役割がある。
【００２７】
従って、熱可塑性樹脂が固化しない溶融した状態で植物繊維の束２をローラー７へ到達させるために、クロスヘッドダイ４とローラー７との間の距離は短い方が好ましい。
【００２８】
クロスヘッドダイ４とローラー７との間の距離が短いことは、生産速度の向上にも寄与する。ローラー７を通過した後、ペレタイザ９にて所定の長さに裁断され、繊維強化樹脂ペレットが製造される。
【００２９】
２．第２実施形態
次に本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態における繊維強化樹脂ペレット及び繊維強化樹脂ペレットの製造方法において、第１実施形態における繊維強化樹脂ペレットと異なる点についてのみ説明し、その他の説明は省略する。
【００３０】
２−１、繊維強化樹脂ペレット
２−１−１、シランカップリング剤
第２実施形態の繊維強化樹脂ペレットは、植物繊維と樹脂との他に、さらにシランカップリング剤を用いている。
以下に、シランカップリング剤について、詳細に説明する。
シランカップリング剤として、例えば、ビニルトリメトキシシラン、スチリルトリメトキシシラン、メタルリロキシアルキルトリメトキシシラン等のビニル系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のメタクリロキシ系、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン等のエポキシ系、アミノアルキルトリメトキシシラン等のアミノ系、イソシアネートアルキルトリメトキシシラン等のイソシアネート系を使用することができる。
【００３１】
シランカップリング剤を用いることで、射出成形を行う際、植物繊維と樹脂との界面制御による強度が向上し、補強効果に優れた繊維強化樹脂ペレットを提供することが可能となる。シランカップリング剤中に含まれるアルコキシ基は、空気中あるいは植物繊維中の水分と反応して、シラノール基を生成し、このシラノール基が植物繊維２に含まれるセルロースの水酸基と脱水縮合する。また、セルロースと反応しないシラノール基同士の縮合により、シロキサン結合を形成する。
【００３２】
一方、シランカップリング剤中のアルコキシ基以外の官能基は、樹脂の官能基と反応する。例えば、エポキシ基はポリエステル系樹脂やアクリル系樹脂と反応する。また、ビニル基やメタクリロキシ基は、ポリプロピレン系樹脂と反応する。さらに、アミノ基はアクリル系樹脂やポリスチレン系樹脂と反応し、イソシアヌレート基はウレタン系樹脂と反応する。
【００３３】
したがって、シランカップリング剤を用いることで、植物繊維と樹脂とがシランカップリング剤を介して結合し、樹脂と植物繊維との界面接着力が大幅に向上する。
シランカップリング剤の添加量としては、特に範囲を限定するものではないが、例えば、植物繊維に対して、０．５ｗｔ％以上２．０ｗｔ％以下が好ましい。
また、植物繊維を単分子膜で覆うために必要なシランカップリング剤の添加量として、次式（２）のような一般式により算出される処理量を参考とすることも考えられる。
（シランカップリング剤の処理量（ｇ））＝（植物繊維の重量（ｇ））×（植物繊維の比表面積（ｍ２／ｇ））／（シランカップリング剤の最小被覆面積（ｍ２／ｇ））
・・・式（２）
２−１−２、植物繊維
植物繊維として、実施の形態１と同様の原草を用い、撚り糸を使用しておらず、植物繊維の束２中には鉱物油等の不純物を含有していない。
【００３４】
通常、例えばジュート繊維などの原草を使用する場合、原草から撚り糸に加工する間には、原草に鉱物油を添加し、温度、時間を制御して発酵するプロセスを経て、カーディングと呼ばれる工程を経る。この工程では、針で引っ掻く要領で、繊維をほぐしてから巻き取っていく。そして、この工程を経た後に、繊維に撚りをかけて、撚り糸に加工することとなる。いずれにせよ、原草から撚り糸を加工する段階で、鉱物油を用いた発酵プロセスが入る。鉱物油は、グリセリンと脂肪酸のエステルを主要構成成分としている。撚り糸の繊維表面にはおり、鉱物油が植物繊維上に付着している。このことが、撚り糸を植物繊維の原料として用いる場合には、エステルが存在することで、シランカップリング剤が植物繊維２に接近、作用することを阻害する。
【００３５】
しかし、本発明では、植物繊維２として原草を使用している。このことにより、シランカップリング剤は、植物繊維２と樹脂との間により強固な親和性を付与し、植物繊維の樹脂中への均一分散が促進される。
【００３６】
その結果、植物繊維をより高アスペクト比の形態で利用することが可能となり、植物繊維による補強効果を向上させることが可能となる。
【００３７】
さらに、繊維強化樹脂ペレットから成形材を成形するための汎用的な成形方法として使用される射出成形において、シリンダー部のスクリューによる繊維切断を防止する効果を示す。それは、溶融樹脂が植物繊維の周囲を覆う形態となるため、植物繊維自体に負荷されるせん断力を緩和することが可能となるからである。
【００３８】
２−１−３、樹脂
シランカップリング剤を用いる場合は、樹脂として、カップリング剤のアルコシキシ基以外の官能基との反応性あるいは相溶性のある樹脂を使用することが好ましい。
例えばポリプロピレンを用いる場合はビニル系あるいはメタクリロキシ系のシランカップリング剤を使用することが好ましい。
【００３９】
２−２、繊維強化樹脂ペレットの製造方法
シランカップリング剤を使用しての繊維強化樹脂ペレットの製造方法には次の２通りが考えられる。
【００４０】
すなわち、植物繊維をシランカップリング剤で予め処理する場合と、樹脂をシランカップリング剤で予め処理する場合に分けられる。
【００４１】
処理効果としては、植物繊維を先に処理する方が高いが、工程が少なく、作業性に優れているのは樹脂を先に処理する方法である。
【００４２】
いずれの場合も設定される樹脂の溶融温度は、植物繊維２の処理剤として使用するシランカップリング剤の反応温度を考慮して選定される。
【００４３】
２−２−１、植物繊維を予めシランカップリング剤で処理する場合
先ず、シランカップリング剤溶液を調製する。始めに、０．１以上２．０％以下の酢酸水溶液を調製する。一部のアミノシランカップリング剤では酢酸水溶液の調製で不要で水を使用する形となる。酢酸水溶液もしくは水を撹拌しながらシランカップリング剤を滴下する。シランカップリング剤の濃度は０．１以上２．０％以下が好ましい。シランカップリング剤を滴下終了後、さらに３０〜６０分間の撹拌を継続し、シランカップリング剤の加水分解を完了させる。酢酸を使用して、弱酸性溶液中にシランカップリング剤を滴下する理由は、シランカップリング剤中のアルコキシ基から生ずるシラノール基の縮合反応を抑えるためである。ただ、一部のアミノシランカップリング剤ではアミノ基とシラノール基の相互作用により、シラノール基の縮合反応が抑制されるため、酢酸の添加は不要となる。
【００４４】
次に、シランカップリング剤溶液を用いての植物繊維の束２の処理を行う。上記にて調製したシランカップリング剤の水溶液を再度撹拌し、植物繊維の束２を入れ、室温にて、更に３０〜６０分撹拌する。撹拌後、溶液をろ過し、余剰なシランカップリング剤の水溶液を除去する。
得られたシランカップリング剤が表面に付着した植物繊維の束２を１０５℃にて乾燥する。
さらに、シランカップリング剤にて処理した植物繊維の束２と樹脂との複合化を行う。上記にて得られたシランカップリング剤と植物繊維の束２との混合物を、クリール１から送り出し、樹脂と複合化する。
【００４５】
２−２−２、樹脂を予めシランカップリング剤で処理する場合
使用する樹脂の全量に所定量のシランカップリング剤を混合して、混練押出機５に投入し、植物繊維の束２が通過するクロスヘッドダイ４へ供給し、植物繊維との複合化を行う。
使用する樹脂の一部に所定量のシランカップリング剤を混合してマスターバッチとして、混練押出機５に投入してもよい。
３．他の実施形態
以上により、第１実施形態と第２実施形態を説明した。しかし、本発明は、これらの実施形態には限定されない。そこで、本発明の他の実施形態を本欄にまとめて説明する。植物繊維は、単独でも、２種類以上でも良い。シランカップリング剤の他に、さらに難燃剤や顔料、導電フィラーを用いてもよい。これらの添加剤を使用する場合は、シランカップリング剤の場合と同様、樹脂と共に、混練押出機５に投入し、植物繊維との複合化を行う。
以下、難燃剤、顔料、導電フィラーの具体的な種類と用いる効果について記載する。
【００４６】
３−１、難燃剤
具体例としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、リン化合物があげられる。
難燃剤は、樹脂の難燃化に使用される。水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムの難燃化機構の１つは高温下で脱水反応を起こし、発生した水蒸気による空気遮断効果であるリン化合物の中のポリリン酸やリン酸エステルは昔からセルロース系繊維の難燃剤として使用されてきた。
【００４７】
３−２、顔料
具体例としては、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラックがあげられる。顔料は、樹脂の色づけ機能を果たす。特に、酸化チタン、酸化亜鉛は代表的な白色顔料、カーボンブラックは代表的な黒色顔料である。
【００４８】
３−３、導電フィラー
具体例としては、ステンレス繊維、黒鉛繊維、カーボンブラックがあげられる。導電フィラーは、樹脂材料に導電性を付与する。導電性の付与には、導電パスの形成が必要となるため、高アスペクト比のフィラーが使用される。
【００４９】
４、実験
各実施形態における繊維強化樹脂ペレットを製造し、できた繊維強化樹脂ペレットについての臨界繊維長、繊維強化樹脂ペレットが射出成形されてできた繊維強化樹脂成形材の繊維長及び曲げの強さを測定し、測定結果を図２に示した。なお、射出成形機で成形された繊維強化樹脂成形材における植物繊維の臨界繊維長は、繊維強化樹脂ペレットにおける臨界繊維長と同じ値を示す。例えば、繊維強化樹脂ペレットにおける臨界繊維長が１０．９ｍｍである場合、繊維強化樹脂成形材における植物繊維の臨界繊維長も１０．９ｍｍである。
【００５０】
４−１、実験１
本実験では、植物繊維としてジュート繊維、樹脂としてポリプロピレン（ノバテックＭＡ１Ｂ（日本ポリプロ（株））を用いた。ジュート繊維と樹脂とを複合化した比率を、植物繊維／樹脂＝２０／８０とした。植物繊維と樹脂とを複合化する際、クロスヘッドダイ４内の温度は２００℃であった。さらに、ペレタイザ９にてペレットの長さを２０ｍｍとなるように裁断した。実験１の繊維強化樹脂ペレットにおいて、植物繊維の臨界繊維長を式（１）に基づいて測定した。σｆ（植物繊維の引張強度）は、６００ＭＰａ、Φｆ（植物繊維の直径）は、１００μｍ、τ（植物繊維と樹脂間の界面接着強度）は、２．７５ＭＰａであった。よって、製造された繊維強化樹脂ペレットにおける植物繊維の臨界繊維長は１０．９ｍｍであった。
【００５１】
さらに、繊維強化樹脂ペレットから射出成形機（図示せず）によって繊維強化樹脂成形材を製造した。射出成形機は、例えば、繊維強化樹脂ペレットをホッパーに投入し、投入後、シリンダー内に入った繊維強化樹脂ペレットをスクリューの回転によって金型に射出され、繊維強化樹脂成形材として成形される。本実験では、射出成形機として以下に示すものを用いた。
スクリュー径（Ｄ）を５０ｍｍ、スクリューの長さ（L）／スクリュー径（D）を１７、圧縮比を１．７、スクリューの溝深さ（供給部）を９．０ｍｍ、スクリューのノズル径を６．０ｍｍであった。また、射出成形される際の成形条件を以下に示す通りとした。
【００５２】
ホッパーに投入する前の繊維強化樹脂ペレットを１０５℃で４時間予備乾燥した。シリンダー温度は、温度傾斜をつけ、ノズルから前部を１９０℃、中部を１７０℃、後部を１５０℃とした。金型温度は５０℃とした。さらに、スクリュー回転数を８０ｒｐｍとし、金型からシリンダー側へ背圧５MPａの圧力で押圧した。なお、金型のゲート形状はダイレクトゲートである。
【００５３】
さらに、射出成形機で成形された繊維強化樹脂成形材において、繊維長と、強度性能を評価するために曲げの強さ（ＭＰａ）を測定した。繊維強化樹脂成形材における植物繊維の繊維長は１２ｍｍであった。曲げの強さは、ＡＳＴＭ規格に準拠する方法で測定した。曲げの強さは５３ＭＰａであった。
【００５４】
４−２、実験２
実験例１と異なる点のみ説明する。実験例１にさらにシランカップリング剤を使用した。
シランカップリング剤として、メタクリロキシ系シランカップリング剤（KBM-５０３、信越化学工業（株））を使用した。シランカップリング剤の添加量は、植物繊維に対して、１．５ｗｔ％添加した。より、詳細に説明すると、１．０％の酢酸水溶液にシランカップリング剤を滴下し、滴下終了後、６０分間の撹拌を継続した。調製したシランカップリング剤の水溶液を再度撹拌し、植物繊維を入れ、室温にて、更に６０分撹拌した。
【００５５】
実験２の繊維強化樹脂ペレットにおいて、植物繊維の臨界繊維長を式（１）に基づいて測定した。σｆ（植物繊維の引張強度）は、６００ＭＰａ、Φｆ（植物繊維の直径）は、１００μｍ、τ（植物繊維と樹脂間の界面接着強度）は、３．３７ＭＰａであった。よって、製造された繊維強化樹脂ペレットにおける植物繊維の臨界繊維長は８．９ｍｍであった。
さらに、射出成形機で成形された繊維強化樹脂成形材において、植物繊維の繊維長と強度性能を評価するために曲げの強さを測定した。繊維強化樹脂成形材における植物繊維の繊維長は１５ｍｍであった。曲げの強さは５８ＭＰａであった。
【００５６】
４−３、比較実験１
実験例１と異なる点のみを説明する。本比較実験では、植物繊維を用いず、ポリプロピレン樹脂のみを用いて射出成形を行った。
すると、繊維強化樹脂成形材の曲げの強さは４３ＭＰａであった。
【００５７】
４−４、比較実験２
実験例１と異なる点のみを説明する。本比較実験では、二軸混練押出機を用いてポリプロピレン樹脂とともに植物繊維を同時に投入して、混練処理した。
製造された繊維強化樹脂ペレットにおける植物繊維の臨界繊維長は１０．９ｍｍであった。さらに、射出成形機により、繊維強化樹脂成形材を成形した。繊維強化樹脂成形材における植物繊維の繊維長は０．８ｍｍであった。曲げの強さは４５ＭＰａであった。
【００５８】
４−５、比較実験３
実験例１と異なる点のみを説明する。本比較実験では、植物繊維の原料として、直径１．５ｍｍの撚り糸を使用した。植物繊維の原料が異なるだけで、樹脂との複合化方法は実験例１と同様に行った。
製造された繊維強化樹脂ペレットにおける植物繊維の臨界繊維長は１０．９ｍｍであった。さらに、射出成形機により、繊維強化樹脂成形材を成形した。繊維強化樹脂成形材における植物繊維の繊維長は０．８ｍｍであった。曲げの強さは４６ＭＰａであった。
【００５９】
５、実験結果のまとめ
以上の実験例、および比較例より、以下に示すことがわかった。
（１）
実施例１における繊維強化樹脂ペレットの臨界繊維長は１０．９ｍｍであった。また、繊維強化樹脂成形材における植物繊維の繊維長は、１２ｍｍであった。
よって、植物繊維と樹脂とを含む繊維強化樹脂ペレットにおいて、植物繊維の繊維長が、式（１）で表される臨界繊維長（Ｌｃｒ）以上の長さであることを特徴とする繊維強化樹脂ペレットは、繊維強化樹脂成形材の曲げ強さが比較例１，２，３と比較して大きいことがわかった。
Lcr＝σf×Φf／（2×τ）・・・式（１）
（ただし、σfは植物繊維の引張強度、Φfは、植物繊維の直径、τは植物繊維と樹脂との間の界面接着強度を表す。）
（２）
実施例２における繊維強化樹脂ペレットの臨界繊維長は、１０．９ｍｍであった。また、繊維強化樹脂成形材における植物繊維の繊維長は１５ｍｍであった。
【００６０】
よって、（１）に記載の繊維強化樹脂ペレットであり、ビニル系、もしくは、メタクリロキシ系のシランカップリング剤を用いたことを特徴とすることにより、繊維強化樹脂成形材の曲げ強さが比較例１、２、３と比較して大きいことがわかった。さらに、実験例１よりも曲げの強さが大きいことがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明にかかる繊維強化樹脂ペレットおよび繊維強化樹脂ペレットの製造方法は、より強度の大きい繊維強化樹脂ペレットを提供することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  クリール
２  植物繊維の束
３  ガイドロール
４  クロスヘッドダイ
５  混練押出機
６  熱可塑性樹脂
７  ローラー
８  引取装置
９  ペレタイザ
【図１】
2011251455.tif 000003
【図２】
2011251455.tif 000004