(57)【要約】【課題】汎用プラスチックの機械的強度の強化を図ることを目的とする。【解決手段】結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを結晶性樹脂に溶融混合し（ステップ１）、メゾ相を形成することにより（ステップ２）、シート状成形物に結晶部と非晶部が形成され、繊維状フィラーが表面部で配向されるため、シート状成形物の機械的強度の強化を図ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性樹脂および前記結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを前記結晶性樹脂の融点以上の温度で溶融混合させる加熱溶融工程と、
融液された混合物をシート状混合物に成形する成形工程と、
前記シート状混合物を前記結晶性樹脂の融点以下の温度で冷却する冷却工程と、
冷却された前記シート状混合物を前記結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度範囲で延伸する加熱延伸工程と
を有することを特徴とするシート状成形物の製造方法。
【請求項２】
前記加熱延伸工程において、前記シート状混合物を１．２倍以上５倍以下に延伸することを特徴とする請求項１記載のシート状成形物の製造方法。
【請求項３】
結晶性樹脂と前記結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを含む複合樹脂であって、結晶部と非晶部が混在し、前記複合樹脂の平均の結晶化度が４５％以上８０％以下であることを特徴とするシート状成形物。
【請求項４】
前記複合樹脂中での厚み方向において、内部から表面部に向かうにつれて前記繊維状フィラーの濃度が大きくなることを特徴とする請求項３記載のシート状成形物。
【請求項５】
前記繊維状フィラーが前記加熱延伸工程にて延伸方向と平行な方向に配向され、前記複合樹脂中での厚み方向において、内部から表面部に向かうにつれて前記繊維状フィラーの配向度が大きくなることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のシート状成形物。
【請求項６】
前記複合樹脂中での厚み方向において、内部から表面部に向かうにつれて結晶化度が大きくなることを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれか１項に記載のシート状成形物。
【請求項７】
前記繊維状フィラーが繊維状で、前記繊維状フィラーの平均中心径が５ｎｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載のシート状成形物。
【請求項８】
前記繊維状フィラーがカーボンフィラー、セルロースフィラー、ガラスフィラーのいずれかあるいはこれらの組み合わせであることを特徴とする請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載のシート状成形物。
【請求項９】
前記複合樹脂の線膨張係数の絶対値が前記結晶性樹脂の線膨張係数の絶対値より小さいことを特徴とする請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載のシート状成形物。
【請求項１０】
前記結晶部の結晶の平均直径が５ｎｍ以上５μｍ以下であることを特徴とする請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載のシート状成形物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形に用いるシート状成形物およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等のいわゆる「汎用プラスチック」は、非常に安価であるだけでなく、成形が容易で、金属、またはセラミックスに比べて重さが数分の一と軽量である。そのため、汎用プラスチックは、袋、各種包装、各種容器、シート類等の多様な生活用品の材料として、また、自動車部品、電気部品等の工業部品、及び日用品、雑貨用品等の材料として、よく利用されている。
【０００３】
しかしながら、汎用プラスチックは、機械的強度が不十分であること等の欠点を有している。そのため、汎用プラスチックは、自動車等の機械製品、及び電気・電子・情報製品をはじめとする各種工業製品に用いられる材料に対して要求される十分な特性を有しておらず、その適用範囲が制限されているのが現状である。
【０００４】
一方、ポリカーボネート、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド等のエンジニアプラスチックは、機械的特性に優れており、自動車等の機械製品、及び電気・電子・情報製品をはじめとする各種工業製品に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１６８４８５号公報
【特許文献２】特開２０１２−２０７１１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エンジニアプラスチックは、高価であり、モノマーリサイクルが難しく、環境負荷が大きいといった課題を有している。
そこで、汎用プラスチックの材料特性（機械的強度等）を大幅に改善することが要望されている。材料特性の改善によって汎用プラスチックがエンジニアリングプラスチックの代替物または金属材料の代替物として利用可能となれば、高分子製、または金属製の各種工業製品、または生活用品の製造コストを大幅に低減することが可能となる。
【０００７】
本発明は、上記従来の課題を考慮して、汎用プラスチックの機械的強度の強化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態であるシート状成形物の製造方法は、結晶性樹脂および前記結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを前記結晶性樹脂の融点以上の温度で溶融混合させる加熱溶融工程と、前記シート状混合物を前記結晶性樹脂の融点以下の温度で冷却する冷却工程と、冷却された前記シート状混合物を前記結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度範囲で延伸する加熱延伸工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の一実施形態であるシート状成形物は、結晶性樹脂と前記結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを含む複合樹脂であって、結晶部と非晶部が混在し、前記複合樹脂の平均の結晶化度が４５％以上８０％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、結晶性樹脂より熱伝導率が高い繊維状フィラーを結晶性樹脂に溶融混合し、メゾ相を形成することにより、シート状成形物に結晶部と非晶部が形成され、繊維状フィラーが表面部で配向されるため、シート状成形物の機械的強度の強化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明のシート状成形体の製造プロセスを例示する模式図
【図２】本発明のシート状成形体の製造プロセスを例示するフロー図
【図３】繊維径と繊維間隔との関係を説明する図
【図４】結晶性樹脂の延伸と樹脂上フィラーの濃度分布との関係を説明する図
【図５】従来の樹脂を高速プレスする工程を説明する構成図
【図６】測定結果をまとめた表を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては、同じ構成部分には同じ符号を付して、適宜説明を省略している。
（実施の形態）
まず、図１，図２を用いてシート状成形体の製造方法について説明する。
【００１３】
図１は本発明のシート状成形体の製造プロセスを例示する模式図、図２は本発明のシート状成形体の製造プロセスを例示するフロー図である。
まず、加熱溶融工程において、結晶性樹脂が加熱されて溶融され、溶融された結晶性樹脂に繊維状フィラーが添加されて結晶性樹脂に繊維状フィラーが溶融分散される（図２のステップ１）。次に、融点以上の温度を維持した状態で、繊維状フィラーを添加した結晶性樹脂が熱間圧延されてシート化される（図２のステップ２）。次に冷却工程において、シートを冷却して結晶性樹脂のメゾ相を形成する。シートの冷却は、加熱状態のシートを室温等の結晶性樹脂の融点以下の温度で放冷することにより行われる。例えば、加熱状態のシートを室温の環境に放置して空冷する。通常、樹脂のシート状材料を製造する際には、シート状材料の内部まで冷却させるために溶融された結晶性樹脂が急冷される。これに対して本実施の形態のシート状成形体の製造方法では、分散される繊維状フィラーとして結晶性樹脂より熱伝導率の高い物を用いることにより、シート状材料の内部まで均一に冷却することができるようになり放冷を行うことができる。また、繊維状フィラーが添付されているために結晶性樹脂はメゾ相となる。また、繊維状フィラーが添付されているために結晶性樹脂は結晶の成長が阻害され、結晶粒径が１００ｎｍ以下へ微細化される。従来の繊維状フィラーが溶融分散されたシート状材料では、結晶粒径が１００ｎｍより大きく数十μｍより小さい程度である（図２のステップ３）。その後加熱延伸工程において、冷却されたシート状材料を結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度に加熱し延伸する。冷却されたシート状材料は結晶部と非晶部とが混在することにより高靭性なシート状成形体を得ることができ、かつ、延伸により結晶の配向性が揃うために結晶部を高配向化させた高強度なシート状成形体を得ることができる（図２のステップ４）。
【００１４】
以上のような方法で製造されたシート状成形体は、繊維状フィラーの作用により冷却工程でメゾ相となるため、形成されたシート状成形体は結晶部と非晶部とが混在された状態になる。従来のシート状成形体は急冷により結晶化度を例えば９０％以上等に高めることにより機械的強度を高めている。例えば空冷によりシート状成形体は全体の平均の結晶化度が４５％以上８０％以下となる。このように非晶部の割合いを高めることにより靭性を向上させることができる。また、表面側から冷却されることにより、シート状成形体の厚み方向において、表面部分のメゾ相が多くなり、結果的に表面部分の結晶化度が内部部分の結晶化度より高くなる。これにより、主に内部部分の非晶部により靭性を向上させながら、結晶化度の高い表面部分で機械的強度を確保することができる。また、延伸により、特に表面部分で繊維状フィラーが延伸方向に配向される。そのため、シート状成形体の厚み方向において、延伸により内部部分から表面部分に向かう程繊維フィラーの濃度が高くなり、表面部分において機械的強度を向上させることができる。なお、前記機械的強度は、結晶サイズに関わらず向上する。
【００１５】
汎用プラスチックの機械的強度を改善するために、従来、高分子の融液を融点以下の温度で、臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長することによって配向融液とし、配向融液の状態のまま高分子の融液を冷却して結晶化させることによって、機械的強度が向上したポリプロピレン等の高分子配向結晶体を生産する場合があった。しかし、この方法で生産された高分子配向結晶体は結晶化度を高めて高強度化しているが、一方で非晶部が少なくなり、耐衝撃強度や伸びといった靭性が弱くなる。また樹脂を臨界伸長ひずみ速度以上の高速度で伸長する必要があり、樹脂のサイズが大きいと大圧力が必要になり、極めて大きなプレス機が必要であったり、所定速度に達するまでのひずみ速度が一定でなく、機械的強度の分布が不均一になる。これにたいして、本実施の形態に係るシート状成形物の製造方法では、内部部分に非晶部が形成されるため靭性を確保することができ、高速度で伸長する必要がなく、容易に均一な機械的強度を確保することができる。
【００１６】
以下で、これらについて図１〜図５を用いて詳細に説明する。
図３は繊維径と繊維間隔との関係を説明する図、図４は結晶性樹脂の延伸と樹脂上フィラーの濃度分布との関係を説明する図、図５は従来の樹脂を高速プレスする工程を説明する構成図である。
【００１７】
ここでの結晶性樹脂は、分子鎖が規則正しく配列した結晶を有する高分子材料、有機材料全般のことを示す。例えば、汎用樹脂では、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられ、エンジニアプラスチックではポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ＧＦ強化ポリエチレンテレフタレート、超高分子量ポリエチレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶性ポリマー、フッ素樹脂等が挙げられる。なお、結晶性を有していれば、これら材料に限定されるものではなく、すなわち結晶性を有する樹脂であればいずれも該当する。このため、本発明によると、汎用プラスチックをはじめ、様々な樹脂製のシート状成形体において、機械的強度と靭性とを両立することができる。これらの結晶性樹脂は単独で使用しても構わないし、同種のもので分子量が異なるものを組合せて使用してもよいし、非晶性の樹脂と組合せて使用してもよい。
【００１８】
次に繊維状フィラーについて説明する。本発明のシート状成形体に含まれる繊維状フィラーは、樹脂溶融後の冷却時に成形体内部まで均一に素早く冷却する熱伝導性を付与することと、樹脂冷却時に生成される樹脂の結晶の成長を繊維状フィラーにより阻害して結晶性樹脂を微結晶化することの２つを主要な目的として用いられる。また繊維状フィラーを添加することにより、機械的特性の向上や、線膨張係数の低下による寸法安定性などの効果が得られる。
【００１９】
上記２つの目的のため、繊維状フィラーは樹脂よりも熱伝導率が高いことが好ましく、具体的にはカーボンファイバー（炭素繊維）、カーボンナノチューブ、パルプ、セルロース、セルロースナノファイバー、リグノセルロース、リグノセルロースナノファイバー、塩基性硫酸マグネシウム繊維（マグネシウムオキシサルフェート繊維）、チタン酸カリウム繊維、ホウ酸アルミニウム繊維、ケイ酸カルシウム繊維、炭酸カルシウム繊維、ガラス繊維、炭化ケイ素繊維、ワラストナイト、ゾノトライト、各種金属繊維、綿、絹、羊毛あるいは麻等の天然繊維、ジュート繊維、レーヨンあるいはキュプラなどの再生繊維、アセテート、プロミックスなどの半合成繊維、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、アラミド、ポリオレフィンなどの合成繊維、さらにはそれらの表面及び末端に化学修飾した変性繊維などが挙げられる。またさらにこれらの中で、入手性、熱伝導率の高さ、線膨張係数の低さの観点から、カーボン類、セルロース類、ガラス類が特に好ましく、これらからなる繊維状フィラーが混在していても良い。
【００２０】
繊維状フィラーの平均繊維直径は、樹脂中の結晶を微結晶化するために５μｍ以下であることが好ましい。この理由について以下に説明する。成形性の観点から、樹脂中に溶融して射出できるフィラーの上限体積濃度は決まっている。図３に示すとおり、同一の繊維状フィラー体積濃度において、繊維状フィラー２の量が繊維状フィラー１の量より少なくなるため、繊維径が太い大径繊維状フィラー２の間隔Ｎは、繊維径が細い繊維状フィラー１の間隔ｎに比べて大きくなる。結晶は溶融後の冷却時に結晶性樹脂３の中に生成されるが、繊維状フィラー近傍が特に冷却されやすく、繊維状フィラーを介した伝熱効果によって結晶性樹脂３が早急に結晶化されるため、繊維状フィラーに近い樹脂ほど結晶粒径が小さくなり、繊維状フィラーから遠い樹脂ほど結晶が粗大化する。そのため樹脂の微結晶化を促進する繊維状フィラー間の距離が大きくなると、結果的に結晶サイズが大きくなる。微結晶化できる繊維状フィラー１の平均繊維直径はシミュレーションにより算出されており、５μｍ以下が好ましい。また繊維状フィラー１の平均繊維直径は、樹脂中の結晶を微結晶化するために５ｎｍ以上であることが好ましい。この理由について以下に説明する。繊維状フィラー１は熱伝導性が高いことにより冷却効率を高めて樹脂を微結晶化を実現するが、繊維状フィラー１が細いと十分な熱伝導効果が得られず、結果的に結晶粒径が大きくなる。上記と同様に、微結晶化できる繊維状フィラーの平均繊維直径はシミュレーションにより算出されており、５ｎｍ以上が好ましい。以上より、平均繊維状フィラーの繊維直径は５ｎｍ以上５μｍ以下が好ましい。
【００２１】
繊維状フィラーの形態は、解繊された綿状や、抄造で固められたシート状、圧縮魂状、顆粒状など各種の立体的で３次元方向いずれにも一定以上の寸法のある形態のものを用いる。これらを樹脂とともに溶融混練することで繊維分散樹脂を得ることができる。他の形態として短繊維状、長繊維状、クロス状といった形態もあるが、これらの線状または面状の繊維状フィラーを含浸溶融させる製法では、含浸時に繊維が膜厚方向の中心部に凝集しやすいため、繊維状フィラーが膜厚方向の中心部に多く存在してしまい、表面近傍の機械的特性、磨耗特性が低下してしまい好ましくない。
【００２２】
加熱延伸工程（図２のステップ４）における繊維状フィラーの構成を説明する。図４に示すように、溶融混錬で結晶性樹脂３中に繊維状フィラー７を分散させることで、膜厚方向に均一に分散させることができる（図２のステップ１、図４の工程Ａ）。その後、加熱延伸すると、より結晶性樹脂３の表面側が伸ばされる。これは、延伸時にかかる荷重が摩擦力であり、結晶性樹脂３の表面から伝わるためである（図４の工程Ｂ）。表面側が伸ばされることで、表面側の繊維フィラー７が延伸方向に配向し、同時に膜厚が減少していくため、結果的に、表面側に繊維状フィラー１が多く存在する。したがってシート状成形体中の繊維状フィラー７の厚み方向における濃度が、表面側の濃度＞内面側の濃度となる。つまり、繊維状フィラー７の厚み方向において、中心部から表面側にいくにつれて繊維状フィラー７の濃度が高くなる。そのため、表面近傍の機械的特性、磨耗特性を向上させることができる（図４の工程Ｃ）。ここで、従来、繊維状フィラーを金型内で含侵させて樹脂成形する場合があった。この場合、図５に示すとおり、２つの金型４で樹脂６をプレスする際に、含浸される繊維状フィラー５が樹脂６の中央部に残りやすく、樹脂表面の硬度や磨耗特性といった機械的強度が弱くなる場合があった。これに対して上記方法では、中心部から表面側にいくにつれて繊維状フィラー７の濃度が高くなり、表面近傍の機械的特性、磨耗特性を向上させることができる。
【００２３】
また、これら繊維状フィラーは、前記結晶性樹脂との接着性あるいは樹脂組成物中での分散性を向上させるなどの目的で、各種のチタネート系カップリング剤、シランカップリング剤、不飽和カルボン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、またはその無水物をグラフトした変性ポリオレフィン、脂肪酸、脂肪酸金属塩、脂肪酸エステルなどによって表面処理したものを用いてもよい。あるいは表面に熱硬化性もしくは熱可塑性のポリマー成分で処理され変性処理されたものでも問題ない。
【００２４】
次に製造方法について説明する。まず加熱工程として、上記構成を備える結晶性樹脂、繊維状フィラー、分散剤、その他必要に応じて添加剤を混合し、それらを結晶性樹脂の融点以上の温度に加熱することによって融液とする。次に冷却工程として、融液とされた混合物をシート状に成形して、その後シート状材料を空冷して融点以下の温度に冷却することによって前記結晶性樹脂中にメゾ相を形成する。次に加熱延伸工程として、メゾ相を含む前記結晶性樹脂を結晶性樹脂のガラス転移温度以上融点以下の温度範囲に加熱し、シート状に成形したシート状材料を延伸する。ここで、シート材料を１．２倍以上５倍以下に延伸することにより、高強度化されることが実験やシミュレーションによって確認されているため、１．２倍以上５倍以下に延伸することが好ましい。
【００２５】
上記の製造方法では、冷却工程において、結晶性樹脂の融液が結晶化温度帯以下に空冷で放冷されることにより、結晶性樹脂中の結晶成長が抑制されると同時に、急冷により結晶と非晶との中間的な相であるメゾ相が形成される。通常、結晶性樹脂の融液を結晶化させる際には冷水等で急冷する必要があるが、熱伝導率の高い繊維状フィラーを添加することにより、冷却が促進されるため、結晶性樹脂の一部が結晶化し、一部が非晶部として残ることによりメゾ相が形成される。このように冷却時のメゾ相形成において繊維状フィラーは以下の２つの役割を果たす。１つ目の役割は、繊維状フィラーの熱伝導率が樹脂よりも高いため、内部まで均一に効率よく冷却されることである。繊維状フィラーが添加されていない場合、結晶性樹脂の内部まで十分に冷却して結晶化するためには、低温で高速に急冷する必要があったが、繊維状フィラーを添加することにより空冷しても内部まで十分に冷却することができ、さらに内部にもメゾ相を形成することができる。上記の通り、繊維状フィラー添加により冷却されるが、結晶性樹脂材料の結晶化特性に応じて、適切な状態のメゾ相が形成されるように水、氷水、不凍液、冷却溶媒、冷却ロール、冷却板、冷風などを用いて冷却しても良い。２つ目の役割は、繊維状フィラーが結晶成長を物理的に阻害することにより結晶化を阻害して非晶部を残すことにより、メゾ相の形成を促進することである。また、結晶成長が物理的に阻害されることにより、結晶部分の粒度を微小化することができる。繊維状フィラーの上記２つの役割により、結晶性樹脂内部にメゾ相を形成できる。
【００２６】
前記メゾ相は加熱延伸工程で微結晶となるが、前記メゾ相はシート状樹脂が膜厚方向の表面から順に冷却されるため、内部に非晶部が表面側にメゾ相が多く形成され、結果的に表面側の結晶化度が、内面側の結晶化度より高くなる。シート表面側の結晶化度が高いことにより、シート表面の機械的特性、磨耗特性が向上する。
【００２７】
また加熱延伸工程において、結晶性樹脂が加熱されることにより、メゾ相がα相の微結晶となる。α相の微結晶が多量に形成されることで、結晶部分と非晶部分の粗密差が大きくなる。結晶が大きかったり、結晶化度が高かったりすると延伸が難しいが、微結晶が多量にでき、かつ非晶部も多数存在しているため、延伸しても破断が発生しにくく、結晶サイズも小さいため、配向度を向上させることができる。このときの最適な結晶化度はシミュレーションにより見積もっており、４５％以上８０％以下が好ましい。さらに延伸により分子鎖が伸びきり、非晶部においても分子鎖が配列されて剛直化した構造となるので、結晶化度が著しく高くなくても、高強度化を実現することができる。上記を達成できる具体的な延伸方法としては、一軸延伸、二軸同時延伸、二軸逐次延伸、ロール延伸などが挙げられる。これらの延伸方法では、延伸方向内側がより延伸されるため、繊維状フィラーが延伸方向により配向する。その結果、延伸方向と垂直方向の内側において、繊維状フィラーの膜厚方向の配向度が外側より小さくなる。樹脂成形品を成形する際に、このシート状成形物をプレス成形に用い、プレス成形時に発生する配向を打ち消すように金型内に配置し、曲げ加工により引き伸ばされる部分を配向が小さい領域とし、曲げ加工により縮む部分を配向が大きい領域とすることにより、曲率の大きい成形体であっても、樹脂の配向性を全体的に平滑にでき、プレス成形後の外観が良くなる。
【００２８】
以下、発明者らが行った実験における各実施例および各比較例について説明する。
（実施例１）
以下の製造方法によってシート状成形物としてパルプ分散ポリプロピレンペレットを製造した。
【００２９】
株式会社プライムポリマー製のポリプロピレン（商品名Ｊ１０８Ｍ）と繊維状フィラーとして三菱製紙株式会社製綿状針葉樹パルプ（商品名ＮＢＫＰ  Ｃｅｌｇａｒ）と分散剤として三洋化成工業株式会社製無水マレイン酸（商品名ユーメックス（登録商標））を重量比で１００：１５：５となるよう秤量し、ドライブレンドした。パルプの平均繊維径は１μｍ、熱伝導率は０．６Ｗ／（ｍ・Ｋ）のものを使用した。ポリプロピレンの熱伝導率は０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。その後、二軸混練機（株式会社クリモト鉄工所製  ＫＲＣニーダ）にて溶融混練分散し、パルプ分散ポリプロピレンペレットを作製した。
【００３０】
作製したパルプ分散ポリプロピレンペレットをＳＵＳ板上へ配置し、ペレットの周りを２ｍｍ厚みのシムプレートで長方形型に囲み、その上にもう１枚のＳＵＳ板を配置し、温度２００℃の平板熱プレス機（株式会社井元製作所製  １１ＦＤ）に挟み、３ｔの荷重をかけてシート状の融液とした。
【００３１】
溶融したシート樹脂をＳＵＳ板に挟んだまま、鉄板の上に放置し、室温で放冷した。室温まで冷却させた後、樹脂シートを取り出し、２ｍｍ厚の樹脂シートを得た。
得られた樹脂シートを、二軸延伸機（株式会社井元製作所製  １１Ａ９）にて、１５０℃逐次二軸延伸を行った。延伸倍率はそれぞれ３倍とした。こうしてパルプ繊維分散ポリプロピレンシートを得た。
【００３２】
得られたパルプ分散ポリプロピレンシートを以下の方法により評価を行った。
得られたシートをダンベル形状に打ち抜き、引張試験装置により引張強度と弾性率を測定した。その結果、引張強度は２００ＭＰａ、弾性率は４ＧＰａと、一般的な延伸していないポリプロピレンに比べて高強度化されていることを確認した。
【００３３】
得られたシートについて、広角Ｘ線回折測定を行い、結晶化度を算出した。まずシート表面の広角Ｘ線回折測定から、シート表面外側の結晶化度が７４％であった。次にシートを半分の厚みまで研磨した。研磨した面の広角Ｘ線回折測定から、シートの内面側の結晶化度が７０％であった。
【００３４】
得られたシートについて小角Ｘ線散乱測定を行い、結晶サイズを見積もった。結果、１００ｎｍ以下と見積もられ、微結晶化されていることを確認した。
得られたシートについて、熱重量分析を行い、パルプの含有量を算出した。前記同様、シート半分の厚みまで研磨することで、シートの外側、シートの内面側のパルプ含有量を算出し、それぞれ１５．２％、１５％であった。
【００３５】
得られたシートについて、ＴＭＡ熱分析を行い、熱線膨張係数を算出した。得られたシートの熱線膨張係数は４０ｐｐｍ／Ｋと樹脂では低線膨張係数であり、また寸法安定性がポリプロピレン単体のシートに比べて良好であった。
【００３６】
得られたシートについて、磨耗試験を行い、シート表面の磨耗性を相対評価した。磨耗させる部材はＳＵＳとし、１０分間、３０ＭＰａ荷重にて磨耗試験を行い、３段階評価（○：磨耗なし、△：膜厚の減少はみられないが表面粗面化、×：膜厚減少）を行った。実施例１のシートは磨耗なしの結果であった。
【００３７】
得られたシートについて、プレス成形を行い、成形後の外観評価を行った。延伸によりシートを作製したため、シート厚方向の内側では、比較的延伸倍率が低くなるため、外側に比べてパルプ繊維の膜厚方向の配向度が低い。このように１枚のシートで場所によって膜厚方向の配向度が変化するため、プレス成形時に延伸される箇所に配向度が高い箇所を配置することで、プレス成形後のシートの色むらが小さく、見た目が均一となり、外観性が良くなった。
（実施例２）
実施例２では実施例１とシートの冷却方法のみを変更して、パルプ分散ポリプロピレンシートを作製した。溶融した樹脂シートをＳＵＳ板に挟んだまま、氷水中に浸漬し、急冷した。急冷以外は実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（実施例３）
実施例３では延伸前厚みを０．５ｍｍとして、パルプ分散ポリプロピレンシートを作製した。シムプレート厚みを０．５ｍｍとすることで０．５ｍｍ厚みのパルプ分散ポリプロピレンシートを得た。厚みを薄くした以外は実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（実施例４）
実施例４では繊維状フィラーをカーボン繊維とした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（実施例５）
実施例５では繊維状フィラーをガラス繊維とした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（比較例１）
比較例１では繊維状フィラーを平均繊維径が５μｍで熱伝導率の低いポリプロピレンファイバー（以下ＰＰＦＲＰ）とした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（比較例２）
比較例２ではシートの冷却方法を徐冷とした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。徐冷の方法としては、平板プレス機にて溶融した樹脂シートを作製し、樹脂シートを取り出さずに、平板プレス機の電源を切り、徐冷させた。
（比較例３）
比較例３では、パルプ繊維の平均繊維径を１０μｍとした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（比較例４）
比較例４では、繊維状フィラーの混合方法を含浸とした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。含浸は平板プレス機にて樹脂溶融を行う際に実施した。樹脂ペレットとともにパルプを配置し、温度２００℃の平板熱プレス機に挟み、３ｔの荷重をかけて、パルプを含浸させたシート状の融液とした。その後、実施例１と同様の方法で繊維分散ポリプロピレンシートを作製した。
（比較例５）
比較例５では、繊維状フィラーを添加しない母材樹脂のみとした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（比較例６）
比較例６ではポリプロピレン材料に結晶核剤（新日本理化株式会社製ゲルオール（登録商標））を添加した以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。
（比較例７）
比較例７ではフィルム製造方法をＴダイによる押出製法とした以外は、実施例１と同様に繊維分散ポリプロピレンシートを作製し、同様の評価を実施した。押出はＫＲＣニーダにＴダイユニットを取り付けて行い、繊維分散ポリプロピレンシートを作製した。
【００３８】
各実施例１〜５および各比較例１〜７における測定結果について図６を用いて説明する。図６は測定結果をまとめた表を示す図である。評価の基準は、主に従来のポリプロピレン製のシート状成形物と比較することにより行う。
【００３９】
図６から明らかなように、パルプを用いてシートの冷却方法のみ急冷に変更した実施例２では、より結晶化度が高くなり、強度・弾性率が増加する結果になった。つまり、パルプを添加することにより放冷しても強度は上がるが、急冷することにより、強度はより増加する。樹脂の厚みを薄膜化した実施例３でも冷却されやすくなり、強度・弾性率が増加する結果となった。またパルプ以外の繊維であるカーボン繊維、ガラス繊維を用いた実施例４、５においても、結晶化度はそれほど高くなくても高強度化される結果となった。実施例２〜５では実施例１と同様に、いずれも外側の結晶化度が高く、繊維状フィラーの濃度も高いため、耐磨耗性が良い結果となった。また繊維状フィラーにより線膨張係数が下がったため、寸法安定性も良い結果であった。
【００４０】
フィラーを熱伝導率の低いＰＰＦＲＰとした比較例１では、内部での冷却速度が遅く、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が減少した。またフィラーの線膨張係数が低くないため、寸法安定性が悪い結果となった。
【００４１】
シート冷却方法を徐冷とした比較例２では、内部での冷却速度が遅く、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が不足した。
フィラー径を１０μｍと太くした比較例３では、樹脂中に十分に分散されず、冷却効果が得られないため、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が不足した。
【００４２】
フィラー混合方法を含浸とした比較例４では、強度は確保できたものの、結晶化度が低く、フィラー濃度も内面側＞表面側となり、耐磨耗性が不足する結果となった。
フィラーを添加せず母材樹脂のみとした比較例５では冷却が十分にされず、結晶サイズが大きくなり、結晶化度も高くなった。その結果、強度、弾性率が不測した。また線膨張係数が低下せず、寸法安定性が悪くなる結果となった。
【００４３】
結晶核剤を添加した比較例６では結晶化度が８５％以上に高くなり、弾性率は高くなったが、強度が低いことから靭性が低く、破壊されやすい結果となった。
フィルム製造方法をＴダイ押出とした比較例７では、プレス成形時の外観が均一でなく外観性が悪い結果となった。また延伸による高強度化が得られない結果となった。
【００４４】
以上の評価から、母材の結晶性樹脂よりも熱伝導率が高い繊維状のフィラーを含み、繊維状のフィラーの繊維径が５ｎｍ以上５μｍ以下となるようにして、延伸によって繊維分散シートを製造することで、結晶化度がそれほど高くなくても、高強度化させたシート状成形物ができることが分かった。また冷却時に表面側に微結晶ができやすいことと、延伸によってフィラーが表面に集まりやすいことにより、表面の耐磨耗性を向上させたシート状成形物ができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、シート状成形物の機械的強度の強化を図ることができ、プレス成形に用いるシート状成形物およびその製造方法等に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１    繊維状フィラー
２    繊維状フィラー
３    結晶性樹脂
４    金型
５    繊維状フィラー
６    樹脂
７    繊維状フィラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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