(57)【要約】【課題】熱劣化、機械的劣化が起こりにくく耐衝撃性に優れているとともに、リサイクル性にも優れたポリオレフィン系の繊維含有樹脂ペレットを提供すること。【解決手段】樹脂と繊維からなるペレットであって、該樹脂がポリオレフィンからなり、該繊維がポリアルキレンナフタレートからなり、該繊維の融点が２６５〜２８０℃であり、弾性率が１８〜３０GPaであり、かつ強度が６〜１１ｃN／dtexであることを特徴とする。さらには、該ポリオレフィンがポリプロピレンを主とするものであることや、該ポリアルキレンナフタレートがエチレン−２，６−ナフタレートを主とするものであることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂と繊維からなるペレットであって、該樹脂がポリオレフィンからなり、該繊維がポリアルキレンナフタレートからなり、該繊維の融点が２６５〜２８０℃であり、弾性率が１８〜３０GPaであり、かつ強度が６〜１１ｃN／dtexであることを特徴とする繊維含有樹脂ペレット。
【請求項２】
該ポリオレフィンがポリプロピレンを主とするものである請求項１記載の繊維含有樹脂ペレット。
【請求項３】
該ポリアルキレンナフタレートがエチレン−２，６−ナフタレートを主とするものである請求項１または２記載の繊維含有樹脂ペレット。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項記載の繊維含有樹脂ペレットを溶融し、成形することを特徴とする繊維強化樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は繊維含有樹脂ペレットに関し、さらに詳しくは、射出成形、射出圧縮成形、押出成形、ブロー成形などの製造原料として好ましく使用され、耐衝撃特性に優れた成形品を与えると共に、リサイクル性に優れた繊維強化ポリオレフィン樹脂となる繊維含有樹脂ペレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリオレフィン系樹脂の耐熱性や剛性を向上させるため、特に耐衝撃性を改善するための手段として、繊維を混合した成形材料が多数提案されている。例えば特許文献１には、ポリオレフィン樹脂に特定繊維長とアスペクト比を有する繊維からなる短繊維を添加し、混練してなるポリオレフィン樹脂組成物が開示されている。
【０００３】
しかし、ポリオレフィン樹脂組成物を製造する際には、繊維に溶融したマトリックス樹脂を十分に含浸させることが必要であり、そのためにはマトリックス樹脂の粘度を下げるために高温にするか、混練等の物理的な混合を行う方法が一般的である。しかし高温にさらされると繊維は熱劣化を起こし、物理的な混合を行った場合にはその衝撃により損傷を受けるという問題があった。例えばガラス繊維や炭素繊維などの無機繊維は耐熱性には優れるものの混練時の機械的強度劣化は起こりやすく、ポリエステル繊維などの汎用の合成繊維は機械的な強度劣化は比較的少ないものの、耐熱性に劣るという問題があり、十分な物性は得られていなかった。
【０００４】
また、環境に対する負荷を減らすためには、このような樹脂材料を容易にリサイクルできることが重要であり、マトリックス樹脂と同様の条件で処理することができる繊維を含有した樹脂ペレットが求められていた。
【特許文献１】特開平６−３０６２１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような問題点に着目してなされたものであり、その目的は、熱劣化、機械的劣化が起こりにくく耐衝撃性に優れているとともに、リサイクル性にも優れたポリオレフィン系の繊維含有樹脂ペレットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の繊維含有樹脂ペレットは、樹脂と繊維からなるペレットであって、該樹脂がポリオレフィンからなり、該繊維がポリアルキレンナフタレートからなり、該繊維の融点が２６５〜２８０℃であり、弾性率が１８〜３０GPaであり、かつ強度が６〜１１ｃN／dtexであることを特徴とする。
【０００７】
さらには、該ポリオレフィンがポリプロピレンを主とするものであることや、該ポリアルキレンナフタレートがエチレン−２，６−ナフタレートを主とするものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、樹脂成形体となるまでの製造工程において、熱劣化、機械的劣化が起こりにくく耐衝撃性に優れているとともに、リサイクル性にも優れたポリオレフィン系の繊維含有樹脂ペレットが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明について詳しく説明する。
本発明の繊維含有樹脂ペレットは、樹脂と繊維からなるものであり、マトリックス成分となる樹脂がポリオレフィンからなるものである。
【００１０】
本発明でマトリックス成分として使用されるポリオレフィン系樹脂の種類は特に制限されないが、ポリプロピレン(ＰＰ)、高密度ポリエチレン(ＨＤＰＥ)、直鎖低密度ポリエチレン(ＬＬＤＰＥ)、低密度ポリエチレン(ＬＤＰＥ)、あるいはブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1などのα一オレフィンやそれらの共重合体などのポリオレフィン系樹脂、或いは不飽和カルボン酸やその誘導体で変性した変性ポリオレフィン系樹脂、またはそれらの２種類以上のブレンド物が好ましく使用される。さらには物性や価格の点で、ポリプロピレン(ＰＰ)を主とするものであることが好ましい。
【００１１】
変性に用いられる不飽和カルボン酸あるいはその誘導体としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、あるいはそれらの酸のエステル、無水マレイン酸、無水イタコン酸などが挙げられるが、特に好ましいのは、無水マレイン酸、メタクリル酸グリシジルエステルである。
【００１２】
本発明でマトリックス成分として使用するポリオレフィン系樹脂には、用途に応じて分散剤、滑剤、難燃剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、カーボンブラック、結晶化促進剤(増核剤)、可塑剤、顔料や染料の如き着色剤などを含有させることも可能である。
【００１３】
また本発明で用いられる繊維は、ポリアルキレンナフタレートからなるものである。そして融点が２６５〜２８０℃の範囲であり、弾性率が１８〜３０GPaであり、強度が６〜１１ｃN/dtexであることが必須である。本発明においてはこのように、汎用の合成繊維に対して強度や弾性率に優れ、また融点がマトリックス成分のポリオレフィン樹脂に対して適切なポリアルキレンナフタレート繊維を用いることによって、製造工程における熱劣化、機械的劣化が少ない繊維補強樹脂ペレットを得ることができたのである。
【００１４】
本発明で用いられるポリアルキレンナフタレートとしては、アルキレン−２，６−ナフタレート又はアルキレン−２，７−ナフタレートを繰り返し単位とするポリエステルを主たる対象とするが、これに１５モル％未満の第３成分が共重合された共重合体であっても差し支えない。アルキレン基としては、脂肪族アルキレン基、脂環族アルキレン基いずれでもよいが、炭素数２〜４の直鎖状アルキレン基が好ましく、特にポリエチレン−２，６−ナフタレートが好ましい。また該ポリアルキレンナフタレートには不活性な艶消し剤、例えば酸化チタンを３重量％未満添加してもよい。このようなポリアルキレンナフタレート繊維は、樹脂と繊維を混合したり成形したりする高温領域においてはモジュラスが比較的低いため、機械的な衝撃に対する耐性が高くまた樹脂とのなじみ性に優れ、実際の使用する低温領域においてはモジュラスが高く繊維補強の効果が発揮される。
【００１５】
また本発明で用いられるポリアルキレンナフタレート繊維としては、融点が２６５〜２８０℃までの範囲であるが、融点が２６５℃未満の合成有機繊維では、含浸用ポリオレフィン系樹脂の溶融温度をそれ未満の温度に設定しなければならず、溶融樹脂の粘度が高いため合成有機繊維束への樹脂の含浸が悪くなって、得られるペレットから有機繊維が抜け落ち易くなって成形時のトラブルの原因となる。一方、融点が２８０℃より高い高耐熱性の有機繊維は、高価であるばかりではなくリサイクル時に高温の処理が必要となるため、マトリックス成分として汎用のポリオレフィン系樹脂を適用する本発明の用途には不向きであり、融点が２６５℃〜２８０℃のポリアルキレンナフタレート繊維が、価格や機械的物性値のバランスの良さからもポリオレフィン系樹脂との組み合わせに最適となる。このような融点とするためには例えば結晶化度をコントロールすれば良く、より具体的には固相重合することにより融点を上げることができる。
【００１６】
繊維の弾性率としては１８〜３０GＰaであることが必須であり、２０GPａ以上であることがさらに好ましい。強度は６〜１１ｃN／ｄｔｅｘの範囲であることが必須であるが、さらには７〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲であることが好ましい。単糸繊度としては１〜３０ｄｔｅｘであることが好ましく、長さとしては強力を有効に活用するためにできるだけ長いことが好ましい。ペレット中の繊維長さを長くするためには、例えば繊維の形態をロービング(長尺の繊維束)とし、繊維束に溶融したマトリックス樹脂を含浸させて引き抜き、得られるストランド状物を切断する方法による場合、繊維に撚りを与えながら溶融ポリオレフィン系樹脂を含浸して引き抜く方法を採用することで得られる。
【００１７】
繊維の樹脂に対する配合量は１０〜５０重量％であることが好ましく、さらには１５〜４０重量％であることが好ましい。配合量が少なすぎる場合には耐衝撃性が低下する傾向にある。一方配合量が多すぎる場合には樹脂の繊維束への含浸状態が低下する傾向にあり、本発明の繊維含有樹脂ペレットを成形体に加工する際の成形性や、表面外観に悪影響をもたらす傾向にある。
【００１８】
また、使用する繊維には目的によりタルクや炭酸カルシウムなどの無機フィラー、顔料などの着色剤、難燃剤、光安定剤などを適量含有する合成有機繊維を使用することも好ましい。
【００１９】
本発明で用いる繊維には、繊維とポリオレフィン系樹脂の界面強度を改善するため、合成有機繊維との反応性を有すると共にポリオレフィン系樹脂との密着性にも優れた各種の変性樹脂を、ポリオレフィン系樹脂浴に添加することも好ましい。それらの中でも特に好ましいのは、オキサゾリン変性ポリオレフィンやメタクリル酸グリシジルエステル変性ポリオレフィン、無水マレイン酸変性ポリオレフィンなどであり、これらを添加すると、得られるペレットを成形材料として用いた成形品の物性を一段と高めることができる。変性ポリオレフィン系樹脂の好ましい添加量は、ポリオレフィン系樹脂に対して０．１〜１５重量％である。
【００２０】
さらに本発明では、必要により適量の無機フィラーを溶融させたポリオレフィン系樹脂中に分散させておき、該樹脂と共に合成有機繊維束に含浸させることも可能であり、該無機フィラーとしては、粉末状の無機フィラーであって、例えばタルク、炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、硫酸バリウム、マイカ、ケイ酸カルシウム、クレー、カオリン、シリカ、アルミナ、ウォラストナイト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛などが例示され、これらは単独で使用し得る他、必要により２種以上を併用することができる。
【００２１】
これら無機フィラーの中でも、価格と物性のバランスを考慮して特に好ましいのはタルク、クレー、マイカ、ウォラストナイトであり、中でも特に好ましいのはタルクである。タルクの平均粒径としては０．５〜１５μｍ程度である。該無機フィラーの配合量は、成形品に求められる物性によって変わるが、通常５〜３０重量％である。
【００２２】
本発明の繊維強化樹脂ペレットは、そのペレット長は２〜２４ｍｍであることが好ましく、小さ過ぎると十分な機械的物性が得られ難く、大き過ぎると成形時にホッパーでブリッジを引き起こし易くなってスムーズな成形ができなくなる。より好ましいペレット長は３ｍｍ以上、１５ｍｍ以下、更に好ましくは１２ｍｍ以下である。ペレット径は、生産性やハンドリング性を考慮すると１．０〜４．０ｍｍが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以上、３ｍｍ以下である。
【００２３】
また、好ましいペレット長(Ｌ)とペレット径(Ｄ)を両者の関係で表現すると、Ｌ／Ｄで１以上、６以下が好ましく、該ペレットのＬ／Ｄが１未満では、ペレット切断時に割れを起こし易く、強化繊維の毛羽立ちが発生してハンドリング性が悪くなる傾向が生じてくる。逆にＬ／Ｄが６を超えると、細長いペレットになって生産性が悪くなるばかりでなく、たとえば射出成形を行なう際のスクリューヘの噛込み時にペレットが折損し易くなり、強化繊維長が短くなって十分な機械的物性値が確保し難くなる。こうした観点から、より好ましいペレットのＬ／Ｄ値は２〜４の範囲である。
【００２４】
このような本発明の繊維強化樹脂ペレットを得るための製法を説明すると、連続する強化繊維束を帯状に拡幅させ、拡幅させた状態を保持しながら、適正な温度で加熱溶融されたポリオレフィン系樹脂浴中を通過させ、次いで該溶融ポリオレフィン系樹脂浴中で前記拡幅させた連続強化繊維束を集束させ、集束後の前記連続強化繊維束をノズルを通して抜き出し、冷却後、一定の長さに切断することにより強化用繊維を含む本発明のペレットが製造できる。この際、強化用の繊維が溶融樹脂浴中に入り、ノズルを通して取り出されるまでの時間は、耐熱性の観点から６秒を超えない含浸時間であることが好ましい。さらには含浸浴での浸漬時間は好ましくは４秒、更に好ましくは３秒を超えない様に、浸漬走行速度をコントロールすることが望ましい。また十分な含浸状態を確保するには、０．２秒程度以上、より好ましくは０．５秒程度以上を確保することが望ましい。この時、より好ましくは強化繊維に撚りを与えながら溶融ポリオレフィン系樹脂を含浸して引き抜く方法を採用することが、含浸効率が高められると共に、ペレット状に切断した後の強化繊維の長さも若干長くなり、強化効果の一段と高められたペレットを得ることができるのでさらに望ましい。
【００２５】
含浸を行なった後は、溶融樹脂浴から含浸ロービング繊維束として引き出し、得られた含浸ロービング繊維束を冷却後適当な長さに切断すると繊維強化複合樹脂ペレットが得られる。
【００２６】
強化繊維にポリオレフィン系樹脂を溶融含浸させる工程では、ポリオレフィン系樹脂が十分に強化繊維に含浸する様に、ポリオレフィン系樹脂としては強化繊維束に含浸するのに適当な溶融粘度になるものを選択し、可能な範囲で溶融粘度が十分小さくなる温度にまでポリオレフィン系樹脂を加熱溶融する。また、成形品の機械的物性値も考慮してポリオレフィン系樹脂の種類を選択することが望ましい。例えばポリプロピレン系樹脂の場合は、目安としてメルトフローレート(ＭＦＲ)(２３０℃、２．１６ｋｇｆ)で１０ｇ／１０分以上、２００ｇ／１０分以下、より好ましくは３０ｇ／１０分以上、１５０ｇ／１０分以下、更に好ましくは４０ｇ／１０分以上、１００ｇ／１０分以下のものを選択するのがよい。
【００２７】
ポリオレフィン系樹脂のＭＦＲが低い場合には、長繊維を含むペレットの生産性が悪くなる傾向が現われると共に、たとえ製造できたとしても強化繊維への樹脂の含浸性が悪くなり、得られるペレットから強化繊維の脱落が起こってハンドリングに問題を生じたり、成形品としたときに強化繊維が分散不良となって機械的物性値のバラツキが大きくなる傾向が現われてくる。また、ＭＦＲが大きすぎる場合には、強度や弾性、耐クリープ特性、耐疲労特性、耐熱性といった材料特性が低下するため、満足のいく物性、特に高温特性の成形品が得られ難くなる。
【００２８】
得られた本発明の繊維含有樹脂ペレットは、ポリオレフィン系樹脂の融点以上、好ましくは２１０℃以下の温度で溶融させて成形すれば、耐衝撃性に優れたもう一つの本発明の繊維強化樹脂が製造される。得られた繊維強化樹脂は、例えばバンパーフェイシア、サイドモール、バッテリートレー、ファンシュラウド、エンジンカバー、インスツルメントパネル、コンソールボックス、シフトレバーベース、ホイールカバー、エアスポイラーの如き自動車用の内外装部品、コンクリートパネルや防音壁の如き土木建築資材、パレットやコンテナなどの輸送部品、椅子や机などの家具部品などに有効に活用できる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明をさらに下記実施例により具体的に説明するが、本発明の範囲はこれら実施例により何等限定を受けるものではない。なお下記実施例において、原材料の融点（軟化点）は、ＪＩＳ  Ｋ７１２１に準拠し、ＤＳＣ（示差走査熱量測定）曲線のピーク値によって求め、その他の各種物性については下記記載の方法により測定した。
【００３０】
（１）曲げ強度
弾性率ＪＩＳ  Ｋ７２０３に準拠して測定した（測定温度：２３℃）。
（２）アイゾット衝撃値(ノッチ付き)
ＪＩＳ  Ｋ７１１０に準拠して測定した（試験片の厚み：４ｍｍ、測定温度：２３℃および−３０℃）。
【００３１】
［実施例１、２、比較例１、２］
（１）原材料
（樹脂１)；密度が０．９０９ｇ／ｃｍ3の結晶性ポリプロピレン部分のみからなり、ＭＦＲ(２３０℃、２．１６ｋｇｆ)が６０ｇ／１０分、融点が１６５℃のポリプロピレン系重合体のペレット。
（樹脂２）；密度が０．９０９ｇ／ｃｍ3の結晶性ポリプロピレン部分(Ｘ単位)９０重量％、エチレン含有が３９重量％のプロピレン−エチレンランダム共重合部分(Ｙ単位)１０重量％を各々含有し、全体のＭＦＲ(２３０℃、２．１６ｋｇｆ)が４０ｇ／１０分、融点が１６４℃のプロピレン−エチレンブロック共重合体のペレット。
（なおＹ単位部の含有量の測定は、２ｇの試料を沸騰キシレン３００ｇ中に２０分間浸漬して溶解させた後、室温まで冷却し、析出した固相をガラスフィルターで濾取し、乾燥することによって求めた重量から逆算した値である。）
（繊維１）；ポリエチレンナフタレート繊維(融点：２７５℃、弾性率２５GＰa、強度８．５ｃN／ｄｔｅｘ、固相重合品)、繊維径２０μｍで２５０本のロービング。
（繊維２）；ポリエチレンナフタレート繊維（融点：２６０℃、弾性率：１２GＰa、強度８ｃN／ｄｔｅｘ）繊維径２０μmで２５０本のロービング。
【００３２】
（２）繊維強化樹脂ペレットの作成
上記成分(樹脂１）、（樹脂２）、（繊維１)、（繊維２）を表１に示す割合で配合し、同じく表１に示した樹脂温度で、含浸時間１秒でポリオレフィン系樹脂含浸連続有機繊維プリプレグ(ストランド)を製造し、該ストランドをストランドカッターにより切断して直径３ｍｍ、長さ８ｍｍの繊維強化ポリオレフィン系樹脂ペレットを得た。
【００３３】
（３）繊維強化樹脂の作成、評価
得られたペレットを、射出成形機を用いて樹脂温度２００℃(金型温度：６０℃)で物性測定用試験片(ＪＩＳ規格)を成形し、各試験片について評価試験を行なった。評価試験結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2005272754.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のポリオレフィン系の繊維含有樹脂ペレットは、樹脂成形体となるまでの製造工程において、熱劣化、機械的劣化が起こりにくく、これを溶融し成形して得た繊維強化樹脂は強度に優れると共にリサイクル性にも優れており、バンパーなどの自動車用の内外装部品、コンクリートパネルや防音壁の如き土木建築資材、パレットやコンテナなどの輸送部品、椅子や机などの家具部品などに有効に活用できる。