【手続補正書】
【提出日】平成25年12月13日(2013.12.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（メタ）アクリル系重合体０．１〜１０質量％、炭素繊維１〜７０質量％、および熱可塑性樹脂２０〜９８．９質量％を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物であって、該（メタ）アクリル系重合体が、側鎖に、水酸基、カルボキシル基、アミド基およびウレア基より選ばれる少なくとも１種の官能基を有し、かつ、下式で算出される凝集エネルギー密度ＣＥＤが３８５〜５５０ＭＰａである重合体である炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物；
ＣＥＤ＝１．１５×Σ｛Ｐ（ｎ）×ＣＥ（ｎ）｝／Σ｛Ｐ（ｎ）×Ｍ（ｎ）｝
ここで、（メタ）アクリル系重合体に含まれる（メタ）アクリル系単量体単位の種類をｍ種類として、各（メタ）アクリル系単量体単位をそれぞれ（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）（ｎは１〜ｍの整数）としたとき、ＣＥ（ｎ）は、（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の化学構造ＣＳ（ｎ）から計算された凝集エネルギーを意味する；また同様に、Ｍ（ｎ）は（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の分子量を、Ｐ（ｎ）は（メタ）アクリル系重合体中の（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）のモル分率を意味する；但しΣＰ（ｎ）＝１である。
【請求項２】
前記（メタ）アクリル系重合体が、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル単位、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド単位およびＮ−（２−メタクリロイルオキシエチル）エチレンウレア単位から選ばれた１種以上の（メタ）アクリル系単量体単位を含む、請求項１に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項３】
前記（メタ）アクリル系重合体が、カルボキシル基含有（メタ）アクリル系単量体単位０〜５質量％、水酸基含有（メタ）アクリル系単量体単位３〜２５質量％、アルキル基の炭素原子数が１〜４個の（メタ）アクリル酸アルキルエステル単位７０〜９７質量％を含む（メタ）アクリル系重合体である、請求項１または２に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項４】
前記（メタ）アクリル系重合体を構成する全ての（メタ）アクリル系単量体単位のうち、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が、水素および／または１級炭素原子に結合した（メタ）アクリル系単量体単位が６０質量％以上である、請求項１〜３のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項５】
前記（メタ）アクリル系重合体が側鎖に水酸基を有し、水酸基価が１０〜１００ＭｇＫＯＨ／ｇである、請求項１〜４のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項６】
前記（メタ）アクリル系重合体が側鎖にカルボキシル基を有し、酸価が１〜１０ＭｇＫＯＨ／ｇである、請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項７】
前記（メタ）アクリル系重合体の、動的粘弾性試験で求められるｔａｎδが５０〜１００℃である、請求項１〜６のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項８】
前記（メタ）アクリル系重合体の、動的粘弾性試験で求められるヤング率Ｅ’が１８０〜６００ＭＰａである、請求項１〜７のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項９】
前記（メタ）アクリル系重合体の、重量平均分子量Ｍｗが５，０００〜５００，０００の範囲である、請求項１〜８のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１０】
前記（メタ）アクリル系重合体が、カルボン酸塩基、スルホン酸塩基およびリン酸塩基から選ばれた基を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１１】
前記（メタ）アクリル系重合体が、１グラム当たり、式（Ｉ）で表される基換算で総量０．０１〜１ミリモル当量のスルホン酸塩基を含む、請求項１０に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
−（Ｏ＝）Ｓ（＝Ｏ）−Ｏ−・・・式（Ｉ）
【請求項１２】
前記（メタ）アクリル系重合体に含まれるスルホン酸基の５０〜１００％が、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩およびアンモニウム塩より選択される塩で転化されたものである、請求項１１に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１３】
前記炭素繊維のＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって測定される表面酸素濃度（Ｏ／Ｃ）が０．０５〜０．５である、請求項１〜１２のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１４】
前記炭素繊維が炭素繊維束として含まれており、かつ、該炭素繊維束の繊維長が１〜３０ｍｍである、請求項１〜１３のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１５】
前記熱可塑性樹脂が、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ＰＥＥＫおよびフッ素系樹脂より選ばれる少なくとも１種を含む熱可塑性樹脂である、請求項１〜１４のいずれかに記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１６】
前記ポリオレフィン樹脂が、カルボキシル基、酸無水物基およびエポキシ基より選ばれる少なくとも１種の官能基を含む変性ポリオレフィン樹脂である、請求項１５に記載の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物。
【請求項１７】
炭素繊維に（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束であって、該（メタ）アクリル系重合体が、側鎖に、水酸基、カルボキシル基、アミド基およびウレア基より選ばれる少なくとも１種の官能基を有し、かつ、下式で算出される凝集エネルギー密度ＣＥＤが３８５〜５５０ＭＰａである重合体であり、かつ、該（メタ）アクリル系重合体の付着量が０．１〜３０質量％である（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束；
ＣＥＤ＝１．１５×Σ｛Ｐ（ｎ）×ＣＥ（ｎ）｝／Σ｛Ｐ（ｎ）×Ｍ（ｎ）｝
ここで、（メタ）アクリル系重合体に含まれる（メタ）アクリル系単量体単位の種類をｍ種類として、各（メタ）アクリル系単量体単位をそれぞれ（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）（ｎは１〜ｍの整数）としたとき、ＣＥ（ｎ）は、（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の化学構造ＣＳ（ｎ）から計算された凝集エネルギーを意味する；また同様に、Ｍ（ｎ）は（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の分子量を、Ｐ（ｎ）は（メタ）アクリル系重合体中の（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）のモル分率を意味する；但しΣＰ（ｎ）＝１である。
【請求項１８】
前記（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束の、以下に示すマトリックス樹脂との界面剪断強度が１２ＭＰａ以上である、請求項１７に記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束；
ここで、マトリックス樹脂は、未変性ポリプロピレン樹脂（プライムポリマー（株）製“プライムポリプロ（登録商標）”Ｊ１０５Ｇ）５０質量％と、酸変性ポリプロピレン樹脂（三井化学（株）製“アドマー（登録商標）”ＱＢ５１０）５０質量％とからなるポリプロピレン樹脂組成物。
【請求項１９】
前記（メタ）アクリル系重合体が、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル単位、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アクリルアミド単位およびＮ−（２−メタクリロイルオキシエチル）エチレンウレア単位から選ばれた１種以上の（メタ）アクリル系単量体単位を含む、請求項１７または１８のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２０】
前記（メタ）アクリル系重合体が、カルボキシル基含有（メタ）アクリル系単量体単位０〜５質量％、水酸基含有（メタ）アクリル系単量体単位３〜２５質量％、アルキル基の炭素原子数が１〜４個の（メタ）アクリル酸アルキルエステル単位７０〜９７質量％を含む、請求項１７〜１９のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２１】
前記（メタ）アクリル系重合体を構成する全ての（メタ）アクリル系単量体単位のうち、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基が、水素および／または１級炭素原子に結合した（メタ）アクリル系単量体単位が６０質量％以上である、請求項１７〜２０のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２２】
前記（メタ）アクリル系重合体が側鎖に水酸基を有し、水酸基価が１０〜１００ＭｇＫＯＨ／ｇである、請求項１７〜２１のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２３】
前記（メタ）アクリル系重合体が側鎖にカルボキシル基を有し、酸価が１〜１０ＭｇＫＯＨ／ｇである、請求項１７〜２２のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２４】
前記（メタ）アクリル系重合体の、動的粘弾性試験で求められるｔａｎδが５０〜１００℃である、請求項１７〜２３のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２５】
前記（メタ）アクリル系重合体の、動的粘弾性試験で求められるヤング率Ｅ’が１８０〜６００ＭＰａである、請求項１７〜２４のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２６】
前記（メタ）アクリル系重合体の、重量平均分子量Ｍｗが５，０００〜５００，０００の範囲である、請求項１７〜２５のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２７】
前記（メタ）アクリル系重合体が、重合体鎖に結合したカルボン酸塩基、スルホン酸塩基およびリン酸塩基から選ばれた基を含む、請求項１７〜２６のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項２８】
前記（メタ）アクリル系重合体が、１グラム当たり、式（Ｉ）で表される基換算で総量０．０１〜１ミリモル当量のスルホン酸塩基を含む、請求項２７に記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
−（Ｏ＝）Ｓ（＝Ｏ）−Ｏ−・・・式（Ｉ）
【請求項２９】
前記（メタ）アクリル系重合体に含まれるスルホン酸基の５０〜１００％が、リチウム塩、カリウム塩、ナトリウム塩およびアンモニウム塩より選択される塩で転化されたものである、請求項２８に記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項３０】
前記炭素繊維のＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって測定される表面酸素濃度（Ｏ／Ｃ）が０．０５〜０．５である、請求項１７〜２９のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項３１】
前記炭素繊維束が２０，０００〜１００，０００本の単繊維からなる、請求項１７〜３０のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【請求項３２】
前記炭素繊維束が繊維長１〜３０ｍｍのチョップド糸である、請求項１７〜３１のいずれかに記載の（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物および炭素繊維束
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物、特にマトリックス樹脂としてポリオレフィン系樹脂を用いた炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物、および炭素繊維束に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の課題は、マトリックス樹脂との接着性、特にポリオレフィン系マトリックス樹脂と炭素繊維との接着性に優れる炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物および炭素繊維束を提供することを目的とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、（メタ）アクリル系重合体０．１〜１０質量％、炭素繊維１〜７０質量％、および熱可塑性樹脂２０〜９８．９質量％を含む炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物であって、該（メタ）アクリル系重合体が、側鎖に、水酸基、カルボキシル基、アミド基およびウレア基より選ばれる少なくとも１種の官能基を有し、かつ、下式で算出される凝集エネルギー密度ＣＥＤが３８５〜５５０ＭＰａである重合体である炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物である；
ＣＥＤ＝１．１５×Σ｛Ｐ（ｎ）×ＣＥ（ｎ）｝／Σ｛Ｐ（ｎ）×Ｍ（ｎ）｝
ここで、（メタ）アクリル系重合体に含まれる（メタ）アクリル系単量体単位の種類をｍ種類として、各（メタ）アクリル系単量体単位をそれぞれ（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）（ｎは１〜ｍの整数）としたとき、ＣＥ（ｎ）は、（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の化学構造ＣＳ（ｎ）から計算された凝集エネルギーを意味する；また同様に、Ｍ（ｎ）は（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の分子量を、Ｐ（ｎ）は（メタ）アクリル系重合体中の（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）のモル分率を意味する；ただしΣＰ（ｎ）＝１である。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明は、炭素繊維に（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束であって、該（メタ）アクリル系重合体が、側鎖に、水酸基、カルボキシル基、アミド基およびウレア基より選ばれる少なくとも１種の官能基を有し、かつ、下式で算出される凝集エネルギー密度ＣＥＤが３８５〜５５０ＭＰａである重合体であり、かつ、該（メタ）アクリル系重合体の付着量が０．１〜３０質量％である（メタ）アクリル系重合体が付着した炭素繊維束を含む；
ＣＥＤ＝１．１５×Σ｛Ｐ（ｎ）×ＣＥ（ｎ）｝／Σ｛Ｐ（ｎ）×Ｍ（ｎ）｝
ここで、（メタ）アクリル系重合体に含まれる（メタ）アクリル系単量体単位の種類をｍ種類として、各（メタ）アクリル系単量体単位をそれぞれ（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）（ｎは１〜ｍの整数）としたとき、ＣＥ（ｎ）は、（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の化学構造ＣＳ（ｎ）から計算された凝集エネルギーを意味する；また同様に、Ｍ（ｎ）は（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）の分子量を、Ｐ（ｎ）は（メタ）アクリル系重合体中の（メタ）アクリル系単量体単位（ｎ）のモル分率を意味する；ただしΣＰ（ｎ）＝１である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物は、炭素繊維とマトリックス樹脂、特にポリオレフィン系マトリックス樹脂との良好な界面接着性が発現できることから、力学特性に極めて優れた成形品を得ることができる。また、本発明の炭素繊維束は、熱可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂との接着性、特にポリオレフィン系マトリックス樹脂との接着性に優れる炭素繊維束である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物および炭素繊維束を用いた成形品は力学特性に優れることから、自動車、電気・電子機器、家電製品などの各種部品・部材に極めて有用である。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について説明する。なお、本発明では、強化繊維として炭素繊維を用い、繊維強化熱可塑性樹脂とは、炭素繊維強化熱可塑性樹脂組成物を意味する。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
繊維強化熱可塑性樹脂組成物を構成する強化繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維などの炭素繊維であることが、得られる成形品の力学特性の向上および成形品の軽量化効果の観点から必要である。得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維がさらに好ましい。また、導電性を付与する目的では、ニッケルや銅やイッテルビウムなどの金属を被覆した炭素繊維を用いることもできる。