(57)【要約】  【課題】  機械的強度に優れた長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品を得るための長繊維強化ポリプロピレン樹脂強化ガラス繊維、及び長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を提供する。  【解決手段】  シランカップリング剤（Ａ）と、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）からなる組成物をガラス繊維の集束剤として用いることでガラス繊維の集束性、及び開繊性を向上させることができる。また、該ガラス繊維がポリプロピレン樹脂からなるマトリックス樹脂中に、実質的に同一長さでかつ同一方向に並列して含有された繊維強化樹脂成形材料は、毛羽が発生しにくく、成形品中において良好な繊維の分散をもたらし、また、優れた機械的物性を得ることができる。  【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維が、シランカップリング剤（Ａ）と、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）とを含有する集束剤で集束されていることを特徴とする長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維。
【請求項２】
前記集束剤に含まれている、重量平均分子量５,０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）は、質量比で２０〜７０：８０〜３０である請求項１に記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維。
【請求項３】
前記重量平均分子量５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）は、酸変性ポリプロピレン樹脂であり、かつ、酸価が４０〜５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）である請求項１又は２に記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維。
【請求項４】
前記重量平均分子量２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）は、酸変性ポリプロピレン樹脂であり、かつ、酸価が１０〜５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）である請求項１〜３いずれか１つに記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維の各単繊維が、ポリプロピレン樹脂（Ｄ）、及び酸変性ポリプロピレン樹脂（Ｅ）からなるマトリックス樹脂中に、実質的に同一長さでかつ同一方向に並列して含有されていることを特徴とする長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械的強度に優れたポリプロピレン樹脂成形品を得るための長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維、及び長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリプロピレン樹脂は、比較的安価な軽量素材であり、その成形加工の容易さから、自動車部品，家庭電化製品，食品包装フィルム，玩具，雑貨など、幅広い分野で利用されている汎用素材であるが、機械的物性、特に耐衝撃性や耐熱性に劣るため、その用途としては限られていた。
【０００３】
ポリプロピレン樹脂の機械的物性を向上させるため、様々な研究がなされており、例えば、ポリプロピレン樹脂にガラス繊維やフィラーなどを充填させ、複合材料とすることで飛躍的に機械的物性が向上させることができる。例えば、ポリプロピレン樹脂などのプラスチック素材をガラス繊維などと組み合わせて調整し、一体化させたものはＦＲＴＰ（Fiber Reinforced Thermo Plastics）と呼ばれており、軽量かつ機械的強度に優れた素材である。
【０００４】
これらの材料は、ガラス繊維束に対するポリプロピレン樹脂の含浸性を向上させ、ガラス繊維間に空隙を生じさせないことが必要であり、例えば、下記の特許文献１には、低粘度で低分子量のポリオレフィン樹脂をマトリックス樹脂として用い、含浸ダイ内部に設けた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つつ、上記ポリオレフィン樹脂を含浸させることにより、ガラス繊維に対するポリオレフィン樹脂の含浸性の高い、繊維強化構造物を得る製造方法が開示されている。
【特許文献１】特公昭６３−３７６９４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された繊維強化構造物の製造方法は、低粘度で低分子量のマトリックス樹脂を用いて、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を開繊させたものであるが、例えば集束性の強いガラス繊維では、前記の突起やローラでは充分に開繊させることはできず、マトリックス樹脂を含浸させにくいことがあった。一方、集束性の弱いガラス繊維束を使用した場合では、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、この毛羽が含浸ダイのノズルなどに詰まり、ノズルなどを塞いでしまうことがあり、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、生産性が低下してしまうという問題があった。
【０００６】
また、生産速度を落とすか、または張力を弱めるなどして製造して毛羽の発生を低減させたとしても、集束性の弱いガラス繊維では、その皮膜強度あるいは接着強度が弱いため、得られるプロピレン樹脂成形品の機械的物性は劣るものであった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、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、ガラス繊維束の破断が生じないようにし、さらにはマトリックス樹脂へのガラス繊維の分散性、及び含浸性を向上させ、ポリプロピレン樹脂成形品の機械的物性を向上させることのできる、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維、及び長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために種々の研究をおこなった結果、シランカップリング剤と、特定の物性を持ったポリプロピレン樹脂とを含有する集束剤をガラス繊維に付与することで、ガラス繊維の集束性を高め、毛羽の発生やガラス繊維の破断を生じにくくすることができ、また、マトリックス樹脂へのガラス繊維の分散性、及び含浸性に優れたガラス繊維が得られるということを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維は、シランカップリング剤（Ａ）と、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）とを含有する集束剤でガラス繊維が集束されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記集束剤に含まれている、重量平均分子量５,０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）は、質量比で２０〜７０：８０〜３０であることが好ましい。
【００１１】
さらに、重量平均分子量５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）は酸変性ポリプロピレン樹脂であり、かつ、酸価が４０〜５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であることが好ましい。
【００１２】
また、重量平均分子量２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）は酸変性ポリプロピレン樹脂であり、かつ、酸価が１０〜５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であることが好ましい。
【００１３】
一方、本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、上記のようにして調整された長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維の各単繊維が、ポリプロピレン樹脂（Ｄ）、及び酸変性ポリプロピレン樹脂（Ｅ）からなるマトリックス樹脂中に、実質的に同一長さかつ同一方向に並列して含有されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維を用いた長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、ガラス繊維の分散が良好で、機械的物性に優れたポリプロピレン樹脂成形品を提供することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維によれば、ガラス繊維の集束剤としてシランカップリング剤（Ａ）と、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）とを含む組成物を用いたことにより、ガラス繊維の集束性を維持しつつ、開繊性に優れたものとすることができる。
【００１６】
そして、本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維を、ポリプロピレン樹脂からなるマトリックス樹脂中に、実質的に同一長さでかつ同一方向に並列して含有させた長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、製造時、及び輸送時に生じる毛羽の発生量が少なく、また、ガラス繊維の分散が良好で、優れた機械的物性をもったポリプロピレン樹脂成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明におけるガラス繊維の集束剤は、シランカップリング剤（Ａ）とポリプロピレン樹脂とを含んでいる。
【００１８】
本発明の集束剤に用いるシランカップリング剤（Ａ）としては、アミノ基を有するアミノシランが好ましく、該アミノシランのアミノ基は、１級および／または２級のアミノ基であることがより好ましい。好ましい具体例としては、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が挙げられる。
【００１９】
前記アミノシランは、集束剤中のポリプロピレン樹脂との反応性が特に高いため、繊維の集束性を向上させ、また、マトリックス樹脂との密着性を高め、機械的物性を向上させることができるため好ましい。なかでもγ−アミノプロピルトリエトキシシランがポリプロピレン樹脂成形品の色調が良好であることからも好ましい。
【００２０】
本発明における集束剤に用いるポリプロプレン樹脂とはポリプロピレンの単独重合体でもよいが、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体、エチレン−α−プロピレン共重合体、プロピレン−α−プロピレン共重合体などの共重合体であってもよい。
【００２１】
また、本発明の集束剤に用いるポリプロピレン樹脂は、酸変性ポリプロピレン樹脂であることがより好ましい。
【００２２】
酸変性ポリプロピレン樹脂は、例えば、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、あるいは直接スルホン化させる、又はポリプロピレン樹脂の製造時にポリオレフィンに重合性不飽和カルボン酸化合物又はその誘導体を共重合させる、もしく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又はその誘導体をグラフト重合させる、などの方法で得ることができる。
【００２３】
本発明では、スルホン化されたポリプロピレン樹脂であることがより好ましい。スルホン化されたポリプロピレン樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂に塩素と二酸化イオウ、又はクロルスルホン酸を反応させ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、あるいはポリプロピレン樹脂を直接スルホン化したものなどが挙げられる。
【００２４】
また、不飽和カルボン酸又はその誘導体で変性されたポリプロピレンの単独重合体、あるいは共重合体である酸変性ポリプロピレン樹脂も用いることができる。上記の酸変性ポリプロピレン樹脂としては、例えばポリプロピレンに不飽和カルボン酸又はその誘導体をグラフト重合したもの、あるいはプロピレンと不飽和カルボン酸又はその誘導体から選ばれた１種又は２種以上をランダムもしくはブロック共重合したもの、あるいはこれらの重合体にさらに不飽和カルボン酸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。
【００２５】
ポリプロピレン樹脂の酸変性に用いら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の無水物、エステル、アミド、イミド、金属塩などが挙げられる。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られる。
【００２６】
本発明では、上記の不飽和カルボン酸及びその誘導体のうち、アクリル酸もしくはメタクリル酸のグリシジルエステル、又は無水マレイン酸を用い、エチレン及び／又はプロピレンを主たる樹脂構成単位とする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、あるいはエチレン及び／又はプロピレンを主体とするポリプロピレンと（メタ）アクリル酸グリシジルエステル又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であることが好ましい。
【００２７】
本発明の集束剤に用いるポリプロピレン樹脂は、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）とを含んだものであることを特徴としている。
【００２８】
ポリプロピレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量は、より好ましくは１０，０００〜２０，０００であり、また、ポリプロピレン樹脂（Ｃ）の重量平均分子量は、より好ましくは２５，０００〜３５，０００である。
【００２９】
ポリプロピレン樹脂（Ｂ）の重量平均分子量が５，０００未満であるとガラス繊維の開繊時に毛羽立ちやすいために作業性が低下し、また、機械的物性も劣ってしまい、また、重量平均分子量が２３，０００を超えるとガラス繊維の開繊性が低下することにより樹脂との含浸性が劣ってしまう。
【００３０】
また、ポリプロピレン樹脂（Ｃ）の重量平均分子量が、２３，０００未満であるとガラス繊維の開繊時に毛羽立ちやすいため作業性が劣ってしまい、５０，０００を超えるとガラス繊維の集束力が強すぎるため含浸ダイ内部に設けた突起やローラなどで繊維束を開繊させようとしてもガラス繊維束が開繊しきらないことがあり、ガラス繊維の未開繊部がプロピレン樹脂成形品中でガラス繊維の未分散物として残りかねなく、得られるプロピレン樹脂成形品の外観をそこなってしまうため好ましくない。
【００３１】
また、集束剤に含まれるポリプロピレン樹脂は、ポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、ポリプロピレン樹脂（Ｃ）とが質量比で２０〜７０：８０〜３０であるものが好ましい。ポリプロピレン樹脂（Ｂ）の質量比が２０未満であるとガラス繊維の開繊性が低下するためプロピレン樹脂成形品の外観が劣り、質量比が７０を超えるとガラス繊維の開繊時に毛羽立ちやすく、プロピレン樹脂成形品の機械的強度が劣ってしまうため好ましくない。
【００３２】
本発明において重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）としては、分子量分布測定装置、例えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により重量平均分子量が５，０００〜２３，０００であり、かつ、ピークの分子量が５，０００〜２３，０００であるものが好ましく、また、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）としては、分子量分布測定装置、例えばＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）により、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００であり、かつ、ピークの分子量が２３，０００〜５０，０００であるものが好ましい。
【００３３】
本発明において、ポリプロピレン樹脂の分子量分布のメインピークが５，０００〜２３，０００、及び２３，０００〜５０，０００となるような分子量分布を持つものであれば、特に分子量の異なる２種類のポリプロピレン樹脂を用いる必要なく、１種類のポリプロピレン樹脂や３種類以上のポリプロピレン樹脂であってもよい。
【００３４】
また、ポリプロピレン樹脂（Ｂ）が酸変性ポリプロピレン樹脂である場合、酸価は４０〜５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であることが好ましい。酸価が４０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）未満であるとガラス繊維と樹脂マトリックスとを接着させるための酸付加量が少ないため機械的物性が劣り、酸価が５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）を超えると遊離した（グラフトされていない）酸成分がシランカップリング剤と反応等することによりガラス繊維と樹脂マトリックスとの密着性が低下するため機械的物性が劣り、またプロピレン樹脂成形品の色調が黄変しやすいことからも好ましくない。
【００３５】
また、ポリプロピレン樹脂（Ｃ）が酸変性ポリプロピレン樹脂である場合、酸価は１０〜５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）であることが好ましい。酸価が１０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）未満であるとガラス繊維と樹脂マトリックスとを接着させる酸付加量が少ないため機械的物性が劣ってしまい、酸価が５０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）を超えると遊離した（グラフトされていない）酸成分がシランカップリング剤と反応等することによりガラス繊維と樹脂マトリックスとの密着性が低下するため機械強度が劣り、またプロピレン樹脂成形品の色調が黄変しやすいことからも好ましくない。
【００３６】
さらに、本発明で使用される集束剤は、上記の成分以外に塩化リチウムや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の副添加物を含有してもよい。
【００３７】
本発明の集束剤に用いるシランカップリング剤（Ａ）は、集束剤の固形分を１００質量部としたとき５〜５０質量部含まれていることが好ましく、より好ましくは１０〜３５質量部である。５質量部未満であると、ガラス繊維とマトリックス樹脂との密着性が劣り、また、５０質量部を超えても、それ以上の補強効果は期待できず、さらには、最終的に得られるポリプロピレン樹脂成形品が黄変着色してしまうので好ましくない。
【００３８】
本発明の集束剤に含まれるポリプロピレン樹脂（Ｂ）は集束剤の固形分を１００質量部としたとき２０〜７０質量部含まれていることが好ましく、より好ましくは３０〜６０質量部である。２０質量部未満であると、成形品中におけるガラス繊維の分散性が悪く、７０質量部を超えると毛羽立ちやすく機械的物性が低くなってしまうため好ましくない。
【００３９】
また、ポリプロピレン樹脂（Ｃ）は集束剤の固形分を１００質量部としたとき３０〜８０質量部含まれていることが好ましく、より好ましくは４０〜７０質量部である。３０質量部未満であると、毛羽立ちやすく機械的物性が低くなってしまい、８０質量部を超えると成形品中におけるガラス繊維の分散性が悪いため好ましくない。
【００４０】
また、集束剤に含有させる副添加物は、集束剤１００質量部の固形分に対し、５０質量部以下であることが好ましい。５０質量部を超えると成形品中におけるガラス繊維の分散性低下や、毛羽立ちやすく作業性が低下してしまうので好ましくない。
【００４１】
本発明で用いる集束剤は、上記範囲内でシランカップリング剤（Ａ）と、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００のポリプロピレン樹脂（Ｂ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００のポリプロピレン樹脂（Ｃ）と、必要に応じて上記で示したような副添加物とを混合することにより調製されるが、通常、水などの水性媒体中でこれらの成分を混合することにより調製される。
【００４２】
本発明に用いるガラス繊維は、材質については特に限定はないが、モノフィラメントの平均径が６〜２３μｍであることが好ましく、より好ましくは１０〜１７μｍである。モノフィラメントの平均径が６μｍ未満の場合は、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形用材料を得る際にコスト高となり経済的に好ましくなく、また、平均径が２３μｍを超える場合は、前記成形用材料の機械的物性が劣るために好ましくない。
【００４３】
本発明において集束剤によるガラス繊維の集束処理方法については特に限定されるものではなく、ロールコーター、カーテンコーター等による塗布、スプレーによる塗布等の、既知の処理方法であってもよい。
【００４４】
集束剤は、ガラス繊維と集束剤との合計１００質量部に対し、固形分が０．１〜２質量部となるよう付与することが好ましく、０．２〜１質量部となるように付与することがより好ましい。付与量が０．１質量部未満であるとガラス繊維の集束性が不十分で毛羽立ち易く、また、ガラス繊維とマトリックス樹脂との接着が劣るため好ましくない。一方、付与量が２質量部を超えるとマトリックス樹脂の含浸時におけるガラス繊維の開繊が不十分となり、マトリックス樹脂中で未開繊のガラス繊維が存在することによる欠点を生じさせるため好ましくない。
【００４５】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維は上記の集束剤で、１００〜７，０００本のガラス繊維が集束されたものであることが好ましく、３００〜５，０００本のガラス繊維が集束されたものであることがより好ましい。１００本未満では、ガラス繊維が毛羽立ちやすく、また、含浸ダイ中の開繊バーによる開繊の際に糸切れが生じ易くなり、更には、多数の回巻体が必要となるため作業効率が劣ってしまい、７０００本よりも多いと、マトリックス樹脂との含浸性が劣るので好ましくない。
【００４６】
上記のようにして本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維を得ることができる。
【００４７】
また、上記の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維にポリプロピレン樹脂からなるマトリックス樹脂を含浸させ、マトリックス樹脂中に各ガラス単繊維を、実質的に同一長さかつ同一方向に並列するように含有させることで本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物が得られる。
【００４８】
本発明に用いるマトリックス樹脂は、ポリプロピレン樹脂（Ｄ）、及び酸変性ポリプロピレン樹脂（Ｅ）とを含有するものであることが好ましく、前記マトリックス樹脂に用いる酸変性ポリプロピレン樹脂（Ｅ）は、前記集束剤に含有されるものと同様なものが使用できるが、マレイン酸、アクリル酸などの不飽和カルボン酸で変性された酸変性ポリプロピレン樹脂が前記集束剤との相溶性がよいためより好ましい。
【００４９】
不飽和カルボン酸により酸変性された酸変性ポリプロピレン樹脂は、その製法としてポリオレフィン樹脂にマレイン酸、アクリル酸等を押出機にて変性させる押出法や、予めバッチ等で溶融させながら重合させる溶融法が挙げられる。なかでも、本発明では、溶融法によって作成された酸変性ポリプロピレン樹脂を用いることが、得られるプロピレン樹脂成形品の機械的物性をより向上させることができるため好ましい。
【００５０】
ポリプロピレン樹脂（Ｄ）は、用途や成形条件に応じて、着色剤、改質剤、ガラス繊維以外の充填剤など、既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配合することができる。
【００５１】
本発明に用いる、マトリックス樹脂には、ポリプロピレン樹脂（Ｄ）が９８.０〜９９.０質量部含まれていることが好ましく、９８．２〜９８．６質量部含まれていることがより好ましい。また、酸変性ポリプロピレン樹脂（Ｅ）は１.０〜２.０質量部含まれていることが好ましく、１.４〜１．８質量部含まれていることがより好ましい。
【００５２】
マトリックス樹脂に含有させる酸変性ポリプロピレン樹脂（Ｅ）は、マトリックス樹脂とガラス繊維との接着性を向上させ、また、プロピレン樹脂成形品の機械的物性を向上させるために必要であるが、１．０質量部未満ではその添加効果が乏しい。また２．０質量部を超えた添加量であっても一定以上の効果は得ることはできないため、原料コストが高くなるだけであるので好ましくない。
【００５３】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、マトリックス樹脂に含有させる酸変性ポリオレフィン樹脂（Ｅ）の量が２.０質量部以下と極めて少量であっても、優れた機械的物性を提供することができる。
【００５４】
前記集束剤で処理されたガラス繊維に上記のマトリックス樹脂を付与することで本発明の長繊維維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を得ることができる。
【００５５】
マトリックス樹脂に集束剤で集束されたガラス繊維を含有させる方法としては、例えば、溶融したマトリックス樹脂にガラス繊維を含浸させる溶融含浸法と呼ばれる方法、水などの溶媒に分散もしくは溶解させたマトリックス樹脂液をガラス繊維に塗布し含有させる方法、粉末状のマトリックス樹脂をガラス繊維に付与した後、加熱溶融し次いで冷却して含有させる方法などが挙げられるが、特に溶融含浸法が、溶媒分の除去工程が不要であることやコスト面から好ましい。
【００５６】
マトリックス樹脂中にガラス繊維を含有させることで、本発明の長繊維維強化ポリプロピレン樹脂成形材料が得られる。本発明の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各ガラス単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おり、好ましくは線材状又はペレット状物である。ガラス単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、ガラス単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、一部の単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。
【００５７】
また、本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料では、ガラス単繊維の間にもマトリックス樹脂が含浸しているため、成形時においてガラス繊維が高い分散性を示すとともに、優れた機械的物性を有するポリプロピレン樹脂成形品を得ることができる。
【００５８】
本発明における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、成形材料全体を１００質量部としたとき、好ましくは２５〜７０質量部、より好ましくは４０〜６０質量部である。ガラス繊維の含有率が２５質量部未満の場合には、ガラス繊維による補強効果が得られず、また、７０質量部を超えると長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料の重量が増すため好ましくない。
【００５９】
また、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３〜３０ｍｍ、より好ましくは６〜２０ｍｍ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３０ｍｍを超える場合には射出成形によって成形する際にガラス繊維の分散や流動性の低下を招く恐れがある。
【００６０】
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０．３〜３．４ｍｍであり、より好ましくは１〜２．６ｍｍである。本発明では特定のガラス繊維集束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０．３ｍｍ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３．４ｍｍを超えると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。
【００６１】
本発明の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維、及び長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料、例えば、以下のような工程を経て得ることができる。
【００６２】
すなわち、電気炉で溶融されたガラスを、ブッシングに収容し、ブッシングの底部に形成されたオリフィスから自重で落下させ、落下するガラス繊維を引き出し、アプリケーターロールを介して第１ギャザリングシューに導入する。ここで集束剤を塗布して集束し、第２ギャザリングシューを介して、トラバースワイヤーにより、ワインダーにセットされた紙チューブに綾をかけながら巻き取ることにより、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維が得られる。
【００６３】
上記ガラス繊維回巻体の内側もしくは外側から引き出されたガラス繊維を、押出機から溶融したマトリックス樹脂が供給される含浸ダイへ導入し、ガラス繊維にマトリックス樹脂を含浸させる。マトリックス樹脂へ含浸されたガラス繊維は、含浸ダイのダイスを通して引き出される。ダイスを経由することで過剰なマトリックス樹脂が除去されるため、所定のガラス繊維含有率が得られるとともに、所定形状に賦形された、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料が得られる。
【実施例】
【００６４】
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。
【００６５】
〔試験例１〕
繊維径１６μｍのガラス繊維（２２００ＴＥＸ、旭ファイバーグラス社製）４，０００本を集束させ、表１に示す原料を用い、表２に示す配合割合（質量％）で調整した実施例１〜４、比較例１〜５の集束剤を付与し、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維（以下単にガラス繊維束という）の回巻体を得た。
【００６６】
【表１】
2005289698.tif 000002
【００６７】
【表２】
2005289698.tif 000003
【００６８】
上記ガラス繊維束を図１に示すような評価装置を用い、以下の手順によって実施例１〜４、比較例１〜５のガラス繊維束の引き取りテンション、発生毛羽量、開繊幅(開繊状態)を測定した。
【００６９】
（測定準備）
ａ）評価用試料（実施例１〜４、比較例１〜５のガラス繊維束回巻体）３を指定位置にセットした。
ｂ）ガラス繊維束４の端糸を引き出し、台５上に支持された予備開繊バー１及び予備開繊バー２に通した。
ｃ）開繊ＢＯＸ６中の図示しない開繊串にガラス繊維束４を通し、引取装置７にガラス繊維束４の端糸をかけた。
ｄ）開繊ＢＯＸ６の開繊串の上部バー８に所定の重りを載せることで上下の串で挟み込み、通過するガラス繊維束４に荷重をかけた。
ｅ）引取装置７を引取速度２０ｍ／ｍｉｎで所定時間起動させた。
【００７０】
（テンション測定）
ｆ）引取装置７の起動中にテンションメーターを使用してガラス繊維束４の引取テンションを計測した。
【００７１】
（開繊幅測定）
ｇ）引き続き、開繊ＢＯＸ６の開繊串中を通るガラス繊維束４の幅をノギスで計測した。また、開繊状態を目視で観察した。
【００７２】
（毛羽量測定）
ｈ）所定時間引取後、開繊ＢＯＸ６の下に設置された吸引ブロアーで吸引された開繊ＢＯＸ６内のメッシュ上の毛羽を回収し、毛羽重量を精秤した。
【００７３】
この結果を表３に示す。
【００７４】
【表３】
2005289698.tif 000004
【００７５】
〔試験例２〕
試験例１で作製した実施例１〜４、比較例１〜５のガラス繊維束を、酸価１０（ｍｇＫＯＨ／ｇ）のマレイン酸変性プロピレン樹脂と、ホモポリマーのポリプロピレン樹脂（ＭＩ＝１２０）とを４:１００の質量比で含むマトリックス樹脂に、引き取り速度＝１４ｍ／ｍｉｎで含浸させ、実施例１〜４、比較例１〜５の長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を得た。
【００７６】
上記長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料を８ｍｍに切断し、得られたペレットを長繊維用射出成形機、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により、射出成形を行い、多目的試験片（ＪＩＳ−Ｋ７１３９）を得た。
【００７７】
実施例１〜４、比較例１〜５の試験片を用いて、ガラス含有率（ＪＩＳ−Ｋ−７０５２に準拠）、引張強度（ＪＩＳ−Ｋ−７１６１に準拠）、曲げ強度（ＪＩＳ−Ｋ−７１７１に準拠）、曲げ弾性率（ＪＩＳ−Ｋ−７１７１に準拠）、ノッチ付ＩＺＯＤ衝撃強度（試験片の厚さ８ｍｍ、ＪＩＳ−Ｋ−７１１０に準拠）を測定した。その結果を表４に示す。
【００７８】
【表４】
2005289698.tif 000005
【００７９】
試験例１及び２の結果より、重量平均分子量が５，０００〜２３，０００の酸変性ポリプロピレン樹脂（酸変性ポリプロピレン樹脂Ａ）と、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００の酸変性ポリプロピレン樹脂（酸変性ポリプロピレン樹脂Ｂ−１、Ｂ−２）とを含む集束剤で集束させたガラス繊維束（実施例１〜４）は開繊性に優れており、作業性が良好であった。また、該ガラス繊維束を用いた長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品は機械的物性に優れており、ガラス繊維の分散がよく、外観のよいものが得られた。
【００８０】
一方、比較例１のように分子量の小さい酸変性ポリプロピレン樹脂（酸変性ポリプロピレン樹脂Ａ）のみをガラス繊維束の集束剤として使用した場合、開繊性が良いため外観は良好であるが、やや毛羽立ちやすく、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形品の機械的物性も低くなってしまう。
【００８１】
また、分子量の大きい酸変性ポリプロピレン樹脂（酸変性ポリプロピレン樹脂Ｃ）をガラス繊維の集束剤として使用した場合（比較例２〜４）、作業性および機械的物性は向上するものの、プロピレン樹脂成形品に未分散のガラス繊維が多く外観が劣るものであった。これは、集束性が良すぎるため繊維束の開繊性が劣ることにより、繊維束の未開繊部がプロピレン樹脂成形品中に介在するためと考えられる。
【００８２】
さらには、重量平均分子量が２３，０００〜５０，０００の酸変性ポリプロピレン樹脂を単独で使用した比較例５では未開繊な繊維束がプロピレン樹脂成形品中に残りやすいものであった。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明により得られる長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維は、集束性を維持しつつ、開繊性に優れている。また、該長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維を用いた長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料は、樹脂成形品中において、良好なガラス繊維の分散をもたらすことができ、機械的物性に優れたプロピレン樹脂成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の実施例で調製した長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料用ガラス繊維の性能評価に用いた評価装置である。
【符号の説明】
【００８５】
１：  予備開繊バー１
２：  予備開繊バー２
３：  試験用試料設置位置
４：  ガラス繊維束
５：  台
６：  開繊ボックス
７：  引き取り装置
８：  上部バー
【図１】
2005289698.tif 000006