JP2002060502A - 繊維強化熱可塑性樹脂ペレットおよびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 主たる強化繊維として天然の植物繊維を有効
に利用し、連続生産性、成形材料としての品質安定性、
成形品としての強度特性などを全て満たし得る様な繊維
強化熱可塑性樹脂ペレットとその製法を提供すること。 【解決手段】 天然植物繊維紡績糸４０〜６５質量％と
合成有機繊維２〜２０質量％が、互いに逆方向に撚られ
た状態で熱可塑性樹脂ペレットの長手方向に略整列状態
で存在している繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを開示す
る。このペレットは、加熱溶融した熱可塑性樹脂浴に、
天然植物繊維性紡績糸４０〜６５質量部と合成有機繊維
２〜２０質量部を撚り合せた状態で通過させ、樹脂含浸
量が１５〜５８質量％となる様に含浸・被覆してから引
き抜き、冷却固化後所定寸法に切断することによって製
造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化樹脂成形
材料として用いられる繊維強化熱可塑性樹脂ペレットと
その製造方法に関し、より詳細には、強化繊維として天
然植物繊維紡績糸と合成有機繊維を含み、射出成形、射
出圧縮成形、押出成形、ブロー成形などの成形原料とし
て使用することにより、剛性および耐衝撃性に優れた成
形品を与える繊維強化熱可塑性樹脂ペレットとその製法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近、木材パルプや麻類、椰子、竹など
の天然植物繊維を強化繊維として用いた繊維強化樹脂に
ついての研究が盛んに進められている。ちなみに、廃棄
物公害についての認識が高まっている昨今、天然繊維強
化樹脂は、強化繊維としてガラス繊維を用いた強化樹脂
製品を廃棄する際に見られる離脱ガラス繊維の飛散など
による人体等への影響に対する懸念がなく、また、焼却
処理する場合でも全てを熱エネルギーとして回収するこ
とができ、更には、ガラス繊維やタルク等の無機フィラ
ーに由来する残灰の発生や有害ガスの発生も起こさない
からである。

【０００３】ところがこれらの天然植物繊維は、従来か
ら繊維強化樹脂用の強化繊維として汎用されてきたガラ
ス繊維や炭素繊維、金属繊維、各種合成繊維などの連続
繊維に対して、繊維が非連続であることから、これを樹
脂と複合し、長繊維の特徴を活かした成形用の樹脂ペレ
ットを製造する際には特別の技術が必要となる。例え
ば、長繊維の連続ストランドであれば、これを溶融樹脂
浴に連続的に含浸させて引き取り、冷却して樹脂を固化
させてから任意の長さに切断する汎用の製法によって繊
維強化樹脂ペレットを連続的に生産性よく製造できる
が、非連続の天然繊維では、これを撚り合わせて紡績糸
状にするにしても、樹脂含浸時に十分な張力を確保する
ことができず、溶融樹脂浴中に含浸走行させたときに非
連続繊維が樹脂浴中で解れて切断することがあり、安定
した連続操業を確保することが困難であるからである。

【０００４】そこで、非連続の天然植物繊維を強化繊維
として用いて繊維強化樹脂ペレットを製造する方法とし
て、例えば下記の様な方法が提案されているが、それぞ
れ一長一短がある。

【０００５】(1)ロール混練装置を用いて溶融状態の熱
可塑性樹脂に天然植物繊維を均一に混練し、冷却固化さ
せてから破砕して樹脂ペレットを製造する方法（例えば
特開昭５７−１０８１６１号公報など）。この方法であ
れば、非連続繊維がマトリックス樹脂中に均一に分散さ
れた成形材料を得ることができるが、樹脂ペレットのサ
イズが不揃いであるため、成形工程を含めた成形材料と
しての取扱い性や成形品の品質安定性に問題がある。

【０００６】(2)非連続繊維を紡績糸としてから織編物
状、不織布状、マット状等に加工しておき、これを溶融
樹脂浴に含浸してから冷却固化し、適当な寸法形状に切
断して樹脂ペレットを製造する方法（特開昭５８−２８
３０７号、特開平３−７３０７号、同３−３０９１６
号、同９−４１２８０号など）。この方法は、樹脂含浸
物をシート状などの２次成形材料として使用する用途に
は適しているが、ペレット状の成形材料とするには、こ
れを冷却固化してから更に適当な寸法・形状に切断しな
ければならないので工程数が多く生産性が低い。しかも
切断によるロスが多かったり、切断時に生じるダスト
（切屑）により作業環境が汚染されるといった問題も生
じてくる。

【０００７】(3)混練装置や混練押出機などにより溶融
樹脂と非連続繊維を混練し、棒状に溶融押出してから冷
却固化し任意の長さに切断する方法（特開昭６２−１４
６９４５号、同６２−１４６９４７号など）。これらの
公報には、強化繊維として天然繊維３５％と合成有機繊
維６５％を併用した例が示されている。また特開平３−
２９０４５３号公報には、ポリプロピレン系樹脂に、剛
性の向上を目的として天然繊維を、また耐衝撃性の向上
を目的としてポリエステル繊維を配合した複合繊維強化
樹脂組成物が開示され、この公報には、ポリエステル以
外の繊維として麻や綿の如き天然繊維が使用できること
も明らかにされている。しかしこれらの方法では、綿状
の繊維を混練押出機に投入する際の供給が困難であった
り、また、樹脂を加熱して溶融混練する際に強化繊維が
熱劣化を起こしたり混練力により機械的な破損を受け、
強化効果が損なわれる。特に木材パルプや麻などの植物
繊維は、通常１８０℃程度の温度で熱分解を開始するの
で、繊維の種類は混練時間に応じてこうした問題を引き
起こし難い熱可塑性樹脂を選択して複合しなければなら
ず、マトリックス樹脂の選択の幅が狭い。しかも、その
様な低融点の樹脂は概して強度不足であるため、繊維強
化樹脂成形品の用途も自ずと制限される。

【０００８】また、上記特開平３−２９０４５３号公報
の特許請求の範囲には、ポリエステル繊維と共にそれ以
外の繊維、例えば天然繊維を１〜２５質量％程度併用す
ることが記載されているが、この程度の配合量では満足
のいく高剛性の成形品を得ることは困難であり、そのた
め、無機フィラーを併用して剛性改善を図っていること
が読み取れる。

【０００９】(4)強化用の天然繊維紡績糸と熱可塑性樹
脂繊維との複合繊維束を作製し、これを加熱して熱可塑
性樹脂繊維を溶融させてから固化し適当な長さのペレッ
トに切断する方法（特開平４−１６３００２号など）。
この方法を実施するには、予め熱可塑性樹脂繊維を製造
し、あるいは強化繊維との混合糸を製造しなければなら
ず、工程数が多いため経済的に有利な方法とは言えず、
しかも熱可塑性樹脂繊維の加熱溶融条件によっては含浸
不足となって空隙欠陥を生じることがある。

【００１０】(5)この他、例えば特公昭６３−３７６９
４号、特開平１−１７８４１１号、同４−１１９８０７
号、特公平６−５７４０７号などには、強化用繊維の繊
維束に溶融させた熱可塑性樹脂を含浸し、これを冷却固
化させてから適当な長さに切断して樹脂ペレットを製造
する方法が開示されており、これらの中には、強化繊維
としてジュート（麻繊維）などを使用し得る旨の記述も
見られる。しかし、そこに開示されている強化繊維の大
半は連続長繊維であり、非連続繊維を強化繊維として熱
可塑性樹脂と複合する際の具体的な問題点については何
らの課題も提起されていない。

【００１１】(6)天然繊維強化樹脂ペレットと合成有機
繊維強化樹脂ペレットを公知の技術によって別々に製造
し、それらをブレンドし成形材料として使用することも
可能であるが、合成有機繊維と天然繊維を均一に分散さ
せてそれらの複合強化効果を有効に発揮させる上では、
それらの強化繊維が同一ペレット内に含有されているこ
とが好ましい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは上記の様
な従来技術の下で、強化用繊維として最近その使用が注
目されている天然の植物繊維に注目し、これを強化用繊
維として熱可塑性樹脂と複合して成形用の繊維強化樹脂
ペレットを製造する際に、前述した様な樹脂ペレットに
指摘される問題、特に連続生産性、成形材料としての品
質安定性、成形品としての強度特性などを全て満たし得
る様な繊維強化熱可塑性樹脂ペレットの開発を期して研
究を進めてきた。従って本発明の課題は、主たる強化繊
維として天然の植物繊維を有効に利用し、連続生産性、
成形材料としての品質安定性、成形品としての強度特性
などを全て満たし得る様な繊維強化熱可塑性樹脂ペレッ
トとその製法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明にかかる繊維強化熱可塑性樹脂ペレット
とは、天然植物繊維紡績糸４０〜６５質量％と合成有機
繊維２〜２０質量％が、熱可塑性樹脂ペレットの長手方
向に略整列状態で存在しているところに要旨を有してい
る。強化繊維として用いられる上記天然植物繊維紡績糸
と合成有機繊維は、該樹脂ペレット内において、共に撚
られた状態で当該ペレットの長手方向に略整列状態で存
在しているものが好ましく、中でも、天然植物繊維紡績
糸と合成有機繊維とが互いに逆方向に撚られた状態でペ
レットの長手方向に略整列状態で存在しているものは、
ペレット自体の生産性や成形材料として優れた強度特性
を与えるものとして特に好ましい。

【００１４】また本発明にかかる製法とは、加熱溶融し
た熱可塑性樹脂浴に、天然植物繊維性紡績糸４０〜６５
質量部と合成有機繊維２〜２０質量部を撚り合せた状態
で通過させ、熱可塑性樹脂の含浸量が１５〜５８質量％
となる様に含浸・被覆してから引き抜き、冷却固化後所
定寸法に切断するところに要旨を有している。

【００１５】この方法を実施する際には、合成有機繊維
として長尺繊維のマルチフィラメントを使用し、これ
を、天然植物繊維紡績糸の撚り方向と反対方向に撚り合
わせながら熱可塑性樹脂浴に通過させることにより、該
ペレットの連続生産性を一層高めることができるので好
ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】上記の様に本発明の繊維強化熱可
塑性樹脂ペレットは、天然植物繊維紡績糸４０〜６５質
量％と合成有機繊維２〜２０質量％が、熱可塑性樹脂ペ
レットの長手方向に略整列状態で存在しているところに
最大の特徴を有しており、この様に天然植物繊維紡績糸
と合成有機繊維を適正比率で複合使用することによっ
て、優れた強度特性を有する成形品を与える繊維強化樹
脂ペレットを優れた生産性の下で効率よく製造可能にし
たもので、以下、本発明にかかる繊維強化樹脂ペレット
とその製法を詳細に説明していく。

【００１７】本発明においては、天然植物繊維紡績糸と
合成有機繊維を所定の配合比率となる様に使用し、これ
らを引き揃えて、加熱溶融した熱可塑性樹脂浴に浸漬・
通過させると共に、該溶融樹脂浴中でそれら繊維に撚り
をかけながら集束させ、これら強化繊維束に熱可塑性樹
脂を含浸させる。そして、熱可塑性樹脂の含浸された強
化用繊維束をノズルを通して引き出し、得られる強化繊
維ストランドを冷却してから一定の長さに切断すること
により、ペレットの長手方向に前記天然植物繊維紡績糸
と合成有機繊維が撚り合わされた状態で埋没された繊維
強化樹脂ペレットを得る。

【００１８】そして、この方法によって得られる本発明
の繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、上記製法上の特徴
から、天然植物繊維紡績糸が合成有機繊維と共に撚りが
掛けられた状態で、ペレット長手方向に略整列状態で熱
可塑性樹脂中に存在（埋没）している点で特徴的構造を
有している。

【００１９】ところで本発明では、強化繊維として用い
られる天然植物繊維紡績糸のペレット中に占める含有比
率を４０〜６５質量％の範囲に設定すると共に、合成有
機繊維の含有比率を２〜２０質量％の範囲に設定するこ
とが重要な要件となっている。これは、天然植物繊維紡
績糸の強化作用、特に成形材料としての合成強化作用を
有効に発揮させると共に、該天然植物繊維紡績糸と共に
適量の合成有機繊維を使用することにより、該紡績糸に
張力を掛けた状態で溶融樹脂浴を通過させる際の該紡績
糸の切断を防止し、安定した連続生産を実現する上で重
要な要件となる。

【００２０】即ち、強化繊維として天然植物繊維紡績糸
を単独で使用し、これを加熱溶融した熱可塑性樹脂浴に
通して樹脂の含浸を行なおうとすると、該紡績糸が含浸
浴中で張力を受けたときに、短繊維が絡まり合った状態
の該紡績糸は、溶融樹脂浴中で解れて切断し易く、連続
的な含浸引き抜きを円滑に遂行できなくなる。ところ
が、該紡績糸と共に合成有機繊維、特に長繊維マルチフ
ィラメント状の合成有機繊維を含浸浴中に通すと、天然
植物繊維紡績糸に掛かる含浸引き抜きのための張力は該
合成有機繊維によって支持され、その結果として、該紡
績糸が含浸浴中で切断するといったことが防止される。

【００２１】この時、該紡績糸と合成有機繊維を互いに
より合わせながら含浸浴中に通せば、合成有機繊維が該
紡績糸の外面側に巻付いてその解れを防止する作用も発
揮し、引き抜き繊維全体としての張力に対する抵抗力が
高められると共に、該紡績糸の一部が毛羽立ち状となっ
て樹脂浴内へ脱落して堆積する現象(樹脂浴中の脱落繊
維の堆積量が増大すると、樹脂浴の粘性が高まると共に
該堆積繊維が含浸用繊維繊維の円滑走行を阻害する現
象)も抑えられ、連続操業を一層円滑に行なうことがで
きる。

【００２２】ところで、従来技術の前記(2)として示し
た様に、植物繊維マットと樹脂を複合した繊維強化樹脂
としては、植物繊維含量が５０質量％程度のものが知ら
れている。またバッチ式ミキサーを使用した方法では、
天然植物繊維含量が６０質量％程度のものも試作されて
いる。しかしながら、押出機などを用いた連続ストラン
ド方式で繊維強化樹脂ペレットを製造する方法に関する
限り、３５質量％を超える量の植物繊維を強化繊維とし
て含む繊維強化樹脂材は提案されていない。ところが本
発明では、前述の如く植物繊維を紡績糸として使用し、
且つこれを適量の合成有機繊維と併用することによって
４０質量％以上の多量の植物性繊維を強化繊維として支
障なく含有せしめ得る様にしたが、それに伴って、以下
に示す如く、これまで認識されたことのない特有の作用
効果も享受できることが確認された。

【００２３】即ち、天然植物繊維には周知の通り１０質
量％前後のリグニン質が含まれており、これはともすれ
ば熱劣化や変色などの原因になることから不要成分乃至
有害成分として嫌われていた。ところが、前述の如く多
量の植物繊維を利用する本発明においては、該リグニン
質がマトリックスとなる熱可塑性樹脂と植物繊維あるい
は併用される有機合成繊維との間でバインダー的作用を
発揮し、複合樹脂成形材料としての一体性を高め、成形
品の強度特性や均質性を高める上で有効に作用すること
が確認された。

【００２４】ところで、通常の紡績糸にはＺ撚りとＳ撚
りがあり、中でもＺ撚りが一般的であるが、本発明で樹
脂を含浸被覆させた強化繊維に撚りをかけて引き抜く際
の撚り方向について、例えばＺ撚りの天然紡績糸に対し
全体にＳ撚りを加えると、含浸工程で植物繊維紡績糸が
少し撚り戻されることになるため、溶融樹脂の含浸をよ
り効果的に行うことができる。この際、合成有機繊維も
一緒にＳ撚りを付与されながら引き取られることになる
ので、撚りの戻った天然紡績糸に合成有機繊維が巻付い
た状態となり、植物繊維紡績糸が撚り戻りにより解れて
切断されることはない。

【００２５】ちなみに天然紡績糸のみであれば、撚り戻
りにより溶融樹脂浴中で切断する恐れが生じるので、含
浸・引き抜きの条件設定が非常に難しくなる。また、全
体に撚りをかけることにより、たとえ製造時に植物繊維
紡績糸の一部が解れて毛羽立ったとしても、再度一緒に
巻き込みながら強化繊維ストランドを引き取ることがで
きるので、毛羽が溶融樹脂浴に溜まってストランドの走
行を阻害し、走行抵抗の増大により繊維束が完全に切断
して製造がストップするといったトラブルを起こすこと
もなく、安定した高速生産が可能となる。

【００２６】更に、強化繊維に撚りが付与されることに
より、ペレット長に比ベてペレット内に含まれる強化繊
維の長さは若干長くなり、より長い強化繊維を含むペレ
ットをハンドリング上有利（ペレット長が長いと成形時
にホッパーでブリッジを起こし易くなる）に取り扱うこ
とができる。

【００２７】本発明で使用する天然の植物繊維紡績糸と
しては、亜麻、苧麻、マニラ麻、サイザル麻、黄麻（ジ
ュート）、大麻、ケナフ、カラムシ、ココナッツ繊維、
綿、パンヤ綿、しゅろなどの紡績糸が例示され、これら
は単独で使用し得る他、必要により複数種を組み合わせ
て用いることもできる。複数種を併用する場合には、複
数種を組み合わせて紡績してもよいし、或いは、単独種
の紡績糸を熱可塑性樹脂と複合（含浸）する際に、複数
種引き揃えて組み合わせることもできる。天然植物繊維
の選択は、最終的に得られる成形品に期待される物性に
応じて適切なものを選べばよい。

【００２８】紡績糸の太さも特に制限されないが、ＪＩ
Ｓ Ｌ ０１０１に規定されたジュート番手（恒長式）
で表わすと５〜８０番手（２９，０２９ｍで１ｋｇの重
さの紡績糸を１番手という）のものを使用することが好
ましい。紡績糸の太さが５番手より小さいと紡績糸全体
としての強度が不足気味となって含浸・引取り時に切断
を起こし易くなり、安定した連続操業が害されることが
ある。一方、８０番手を超えて過度に太い紡績糸を使用
すると、樹脂が含浸不足となって成形時の繊維の分散が
悪くなり、成形品の機械的物性値が不均一且つ不十分と
なる傾向が生じてくる。更には、溶融樹脂の含浸・引取
り後冷却してペレット状に切断する際に毛羽が発生し易
くなり、作業環境を汚染する恐れが生じるばかりでな
く、ペレットを射出成形機等のホッパーに投入する際
に、生じた毛羽が原因となってホッパー部でブリッジを
起し易くなり、連続生産の障害になることがある。こう
した点も考慮して、紡績糸のより好ましい番手の下限は
７番手以上、更に好ましくは１０番手以上、より好まし
い番手の上限は７０番手以下、更に好ましくは５０番手
以下である。

【００２９】強化繊維として使用される天然植物繊維紡
績糸の含有量は、ペレット全量中に占める比率で４０質
量％以上、より好ましくは４５質量％以上で、６５質量
％以下、より好ましくは６０質量％以下が好ましい。天
然植物繊維紡績糸の含有量が４０質量％未満では、強化
繊維としての絶対量不足により成形品の弾性率が不足気
味となり、逆に６５質量％を超えて過度に多くなると、
成形材料として加熱溶融時の流動性が悪くなり、成形品
形状に制約が生じたり成形品外観が悪くなるといった問
題を生じる原因になる。

【００３０】本発明において他の強化繊維として用いる
合成有機繊維は、使用する熱可塑性樹脂の溶融軟化温度
と合成有機繊維の耐熱性との関係において最適のものを
選択すればよく、成形温度域でダメージを受けない耐熱
性を有するものであれば特に制限されないが、好ましい
ものとしては、例えば、ポリプロピレン系繊維、ポリア
ミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリイミド系繊維、
ポリアリレート系繊維、ポリカーボネート系繊維、シン
ジオタクチックポリスチレン系繊維、ポリアルキレンパ
ラオキシベンゾエート系繊維などが例示される。これら
の合成繊維も、単独で使用し得るほか必要により複数種
を組み合せて用いることができる。これら合成有機繊維
は、前述した如く溶融樹脂浴での含浸走行時における張
力に耐える強度を確保するうえで、連続繊維のマルチフ
ィラメントロービングを使用することが望ましい。

【００３１】上記合成有機繊維の中でも、物性やコスト
の面から特に好ましいのはポリエチレンテレフタレート
繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維などのポリエス
テル系繊維、ポリアミド６やポリアミド６・６などのポ
リアミド系繊維であり、中でもポリエチレンテレフタレ
ート繊維が最適である。ポリエチレンテレフタレート繊
維の場合、強度として４．４４ｄｔｅｘ（４ｇ／デニー
ル）以上、好ましくは６．７ｄｔｅｘ（６ｇ／デニー
ル）以上の繊維を用いることが耐衝撃性を改善する上で
特に好ましい。

【００３２】合成有機繊維の径は、ペレット製造時の取
扱い性や該ペレットを用いて得られる成形品の強度特性
等を考慮して、０．５μｍ以上、より好ましくは１μｍ
以上で、１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下
であるのが好ましい。

【００３３】上記合成有機繊維の含有量は、２質量％以
上、より好ましくは３質量％以上で、２０質量％以下、
より好ましくは１５質量％以下が好ましく、２質量％未
満では、強化繊維としての配合量不足により満足のいく
耐衝撃性改善効果が得られ難くなる他、含浸走行時に張
力不足となって繊維切れを起こす恐れが生じ、逆に２０
質量％を超えると、該繊維の分散が悪くなって成形品の
物性値がバラツキを生じる原因になったり、成形材料と
しての熱時流動性が低下して成形性が悪くなり、成形品
形状に制約を受けたり成形品外観が悪くなる。

【００３４】なお、上記天然植物繊維紡績糸と合成有機
繊維を熱可塑性樹脂浴に通過させて含浸させる際には、
両者を天然植物繊維性紡績糸４０〜６５質量部に対して
合成有機繊維２〜２０質量部の比率で使用し、これらを
撚り合せた状態で樹脂浴に通過させ、その下流側でノズ
ル等から引き抜く際に、溶融樹脂の絞り量を調整するこ
とにより、得られる含浸ストランドの樹脂含有量が１５
〜５８質量％となる様にコントロールしながら引き抜き
を行なう。

【００３５】本発明においてマトリックス成分となる熱
可塑性樹脂としては、好ましくは溶融軟化温度が２２０
℃程度以下、より好ましくは２００℃程度以下、さらに
好ましくは１８０℃程度以下のものを選択することが望
ましい。その理由は、該熱可塑性樹脂の溶融軟化温度が
高すぎると、本発明によって得られたペレットを成形し
て製品とする際に繊維が高温に曝されて熱分解や熱劣化
を起こし、強化繊維としての機能が損なわれることがあ
るからである。この様な観点から、好ましい熱可塑性樹
脂としては、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹
脂、α−オレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエ
ステル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＳ樹脂、あるい
は、ポリ乳酸系の生分解性樹脂などの如き単独重合樹脂
や共重合樹脂、更には、それらの２種以上を併用したブ
レンド樹脂などが好ましいものとして例示される。それ
ら熱可塑性樹脂の選別に当たっては、最終製品として得
られる繊維強化樹脂成形品の要求特性などを考慮して任
意に選択される。

【００３６】上記熱可塑性樹脂の中でも、成形品の物性
やコストなどのバランスを考慮して特に好ましいのは、
ポリプロピレン、高密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリ
エチレン、低密度ポリエチレン、ブテン−１、ヘキセン
−１、オクテン−１などのα−オレフィン、あるいはそ
れらの共重合体などのポリオレフィン系樹脂、不飽和カ
ルボン酸やその誘導体で変性された変性ポリオレフィン
樹脂、あるいはそれらの２種類以上のブレンド樹脂であ
る。

【００３７】上記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。特に好ましいのは、無水マレイン酸とメ
タクリル酸グリシジルエステルである。

【００３８】更に本発明においては、前記天然植物繊維
紡績糸に含まれている前記リグニン成分などの熱分解に
よって生じる臭いを抑えるため、結晶性の熱可塑性樹脂
を使用することが望ましく、結晶化度は高い方が好まし
い。これは結晶化部分に臭気成分が取り込まれ、臭いを
抑制する作用が期待されるからである。こうした観点か
ら、前記樹脂の中でも、高結晶性プラスチックであるポ
リプロピレンや高密度ポリエチレンは好ましいものとし
て推奨される。

【００３９】また本発明においては、先に述べた様に天
然植物繊維中に含まれるリグニン質により強化繊維と熱
可塑性樹脂の親和性が高められ、均一で一体性の高いペ
レットを得ることができるが、強化繊維と熱可塑性樹脂
の密着性を更に改善するため、繊維および樹脂の両者に
対して親和性の良好な各種の変性樹脂を添加することも
有効である。例えばポリオレフィン系樹脂に対しては、
無水マレイン酸変性ポリオレフィン、オキサゾリン変性
ポリオレフィン、メタクリル酸グリシジルエステル変性
ポリオレフィン等を添加すると、複合材料としての一体
性が高められ、成形品の物性向上が期待できる。その際
に添加される変性ポリオレフィン樹脂の量は、ポリオレ
フィン系樹脂に対して０．１〜１５質量％、より好まし
くは０．２〜１２質量％、更に好ましくは０．５〜１０
質量％である。

【００４０】またマトリックスとなる熱可塑性樹脂に
は、成形品に求められる物性や用途に応じて各種の添加
剤を加えることができる。それらの添加剤としては、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
（増粘剤）、可塑剤、顔料、染料などが挙げられ、これ
らも必要に応じて２種類以上併用することができる。

【００４１】本発明に係る繊維強化熱可塑性樹脂ペレッ
トのペレット長は２〜２４ｍｍの範囲が好ましく、２ｍ
ｍ未満の短尺物では、強化繊維が短尺となるため十分な
強度特性が得られ難くなり、逆に２４ｍｍを越えて過度
に長尺になると、成形時に該ペレットがホッパーでブリ
ッジを引き起こし、安定供給が阻害されてスムーズな成
形ができなくなる。こうした観点から、ペレットのより
好ましい長さは３ｍｍ以上、更に好ましくは４ｍｍ以上
で、１５ｍｍ以下、さらに好ましくは１２ｍｍ以下であ
る。

【００４２】ペレット径は、ペレット自体の生産性や該
ペレットを用いた成形時のハンドリング性等を考慮する
と１ｍｍ以上、５ｍｍ以下、より好ましくは、２ｍｍ以
上、４ｍｍ以下である。

【００４３】ペレットの好ましい寸法を、上記ペレット
長（Ｌ）とペレット径（Ｄ）の関係で表現すると、Ｌ／
Ｄ（アスペクト比）が１以上、６以下であることが好ま
しい。該ペレットのＬ／Ｄが１未満では、含浸・引き抜
き後のペレット切断時にペレットが割れを生じ易く、強
化用繊維の毛羽立ちが顕著となってハンドリング性が悪
くなる。また、該ペレットのＬ／Ｄが６を越えて過度に
細長いペレットになると、成形に際しスクリュー等ヘの
ペレットの噛込み時に破損し易く、強化用繊維長が短く
なって十分な強度特性の成形品が得られ難くなる。こう
した観点から、ペレットのより好ましいＬ／Ｄは２以
上、５以下である。

【００４４】天然植物繊維は、その種類にもよるが、一
般的に１８０℃を超える付近から熱劣化を起し易くなる
傾向があるので、融点や軟化点の高い熱可塑性樹脂を用
いる場合には、合成有機繊維の耐熱性を含めて強化繊維
の劣化を配慮することが望まれる。強化繊維に樹脂を含
浸させる際の溶融樹脂温度は低い方が好ましいが、強化
繊維への樹脂の含浸度合いやストランド（樹脂が含浸さ
れた強化繊維束）の引取り速度に影響のある樹脂粘度と
のバランスを考慮して最適の温度を選択することにな
る。

【００４５】ちなみに、熱可塑性樹脂の選択に当たって
は、強化繊維に含浸させるにのに適切な溶融粘度となる
ものを選択し、可能な範囲で溶融粘度が十分低くなる温
度に熱可塑性樹脂を加熱して溶融する。例えば、ポリプ
ロピレン樹脂の場合には、目安としてメルトフローレー
ト（ＭＦＲ：２３０℃、２．１６ｋｇｆ）で５ｇ／１０
分以上、より好ましくは１５ｇ／１０分以上、更に好ま
しくは３０ｇ／１０分以上で、２００ｇ／１０分以下、
より好ましくは１５０ｇ／１０分以下、更に好ましくは
１００ｇ／１０分以上のものを選択するのが良い。

【００４６】ポリプロピレン系樹脂のＭＦＲが上記範囲
未満では、多量の植物繊維紡績糸を含むペレットの生産
性が低くなる傾向が現われ、製造できたとしても強化繊
維への樹脂の含浸が不十分となり、得られるペレットか
ら強化繊維の脱落が起こり易くなってハンドリング性に
問題を生じたり、成形品としての強化繊維の分散性不良
により強度特性値のバラツキが大きくなる傾向が生じて
くる。一方、ＭＦＲが上記好適範囲を超えると、成形品
の強度や弾性率、耐熱性といった特性が低下するため好
ましくない。

【００４７】また、強化繊維として例えばジュート紡績
糸とポリエチレンテレフタレート繊維を選択した場合に
は、ポリプロピレン樹脂の溶融樹脂温度として、２００
℃以上、２８０℃以下、より好ましくは２２０℃以上、
２６０℃以下、更に好ましくは２３０℃以上、２５５℃
以下が好ましい。

【００４８】この際、強化繊維の熱劣化を抑えるという
観点から、強化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が１０秒以内、好ましくは５
秒以内となる様にコントロールすることが好ましい。こ
の時間が長くなり過ぎると強化繊維が熱劣化を起こす可
能性が高くなる。一方、この時間が短か過ぎると、熱可
塑性樹脂の含浸が不十分となるので、好ましくは浸漬時
間を０．１秒以上、より好ましくは０．１５秒以上確保
することが望ましい。

【００４９】

【実施例】以下、実験例を挙げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を
受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲
で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それ
らはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

【００５０】実験例 熱可塑性樹脂として、密度が０．９１ｇ／ｃｍ³、ＭＦ
Ｒ（２３０℃、２．１６ｋｇｆ）が６５ｇ／１０分、融
点が１６５℃のホモポリプロピレン樹脂（ＰＰ）９５質
量％に、無水マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂（三菱
化学製）５質量％をブレンドしたペレット（ＰＰ系樹
脂）を使用した。

【００５１】植物繊維紡績糸としてケナフ紡績糸（１．
７２ｇ／ｍ、Ｚ撚り、５０番手、リグニン含量；約８．
２質量％）とサイザル紡績糸（２．４ｇ／ｍ、Ｚ撚り、
７０番手、リグニン含量；約３．４質量％）を、また合
成有機繊維として、タイヤコード用の繊維径５．６ｄｔ
ｅｘ、強度７．９６ｃＮ／ｄｔｅｘで３００本のポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維ロービングを用い
た。

【００５２】上記熱可塑性樹脂ペレットを２４０℃で溶
融した樹脂浴に、表１に示す配合で、上記植物繊維紡績
糸とＰＥＴ繊維ロービングを引き揃えて繊維束全体にＳ
撚りをかけながら通して含浸させ、１５ｍ／分のライン
速度で引き抜いた（繊維束の樹脂浴通過時間は約０．８
秒）。引き続いてストランド（樹脂が含浸・被覆した強
化樹脂繊維束）を冷却・固化させてから長さ６ｍｍに切
断し、繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを製造した。

【００５３】上記方法を実施する際に、含浸・被覆時に
おけるストランド切断の有無を観察すると共に、切断し
て得たペレットの断面状態を観察し、表２に示す結果を
得た。また、得られた各ペレットを乾燥機で６時間乾燥
し、下記の成形に用いた。

【００５４】得られた成形材料（ペレット）を、射出成
形機（住友−ネスタール社製「ＳＧ２２０Ｕ−ＳＹＣＡ
Ｐ・ＭＩＩＩＡ」、スクリュー径４５ｍｍφ、スクリュ
ーのＬ／Ｄは２１．８、スクリューの圧縮比は２．３）
を用いて、シリンダー温度１８０℃、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
ついて下記の方法で評価試験を行ない、結果を表３に示
した。

【００５５】評価方法： １）曲げ強度および曲げ弾性率（ＪＩＳ Ｋ７２０３に
準拠）測定温度２３℃、 ２）ノッチ付アイゾット衝撃強度（ＪＩＳ Ｋ７１１０
に準拠）測定温度２３℃、 また、参考例として上記と同じポリプロピレン系樹脂を
マトリックス樹脂として使用し、これにポリプロピレン
樹脂用に表面処理されたガラス繊維を２０質量％配合
し、混練押出機を用いてガラス織維強化ポリプロピレン
系樹脂ペレットを製造した。これを成形原料として、上
記と同様に物性測定用試験片の作製および評価試験を行
ない、結果を表３に併記した。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】表１，２，３からも明らかな様に、比較例
１，２では６時間の連続運転中に時々紡績糸の切断が生
じ、また成形品の衝撃特性も乏しい。これに対し実施例
では、ストランド切れによるトラブルは一度も見られ
ず、また曲げ強度、曲げ弾性率、衝撃特性の全てにおい
てバランスの取れた強度特性を有している。また比較例
３は、強化繊維として合成有機繊維のみを使用したもの
で、成形品の衝撃特性は非常に良好であるが、植物繊維
紡績糸を使用していないため曲げ弾性率が低く、曲げ弾
性の求められる用途への適性を欠く。比較例４は植物繊
維量が不足するため曲げ弾性率が不足し、比較例５は合
成有機繊維量が不足するため衝撃特性が悪い。また、参
考例は強化繊維として従来のガラス繊維を使用したもの
で、曲げ特性は良好であるが、衝撃特性が乏しい。なお
参考例のペレットは、前述した如くガラス繊維使用によ
る様々の問題を有している。

【００６０】

【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、主
たる強化繊維として天然の植物繊維紡績糸を使用し、こ
れを適量の合成有機繊維と併用することにより、植物繊
維の有する強化特性を有効に発揮させつつ、短繊維から
なる植物繊維の使用に起因する連続含浸操業の難点を克
服し、優れた生産性の下で優れた強度特性を備えた成形
品を与える繊維強化熱可塑性樹脂ペレットを提供し得る
ことになった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 201:00 Ｂ２９Ｋ 201:00 501:00 501:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 Ｃ０８Ｌ 101:00 (72)発明者 門脇 良策 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 平野 康雄 神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会 社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 山田 照彦 名古屋市中村区名駅４丁目７番23号 豊田 通商株式会社内 (72)発明者 井上 亨 愛知県安城市和泉町北大木４番地14 株式 会社タケヒロ内 Ｆターム(参考） 4F072 AA01 AA08 AA09 AB03 AB04 AB05 AB06 AB07 AB14 AB22 AB24 AB34 AC08 AD04 AD05 AD37 AD39 AD44 AD52 AG06 AG12 AH04 AH05 AH13 AH23 AH31 AJ19 AK04 AL01 4F201 AA01 AA11 AA24 AD16 AD19 BA02 BC01 BC02 BC12 BC15 BC37 BD04 BL13 BL36 BL42 BL44

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 天然植物繊維紡績糸４０〜６５質量％と
   合成有機繊維２〜２０質量％が、熱可塑性樹脂ペレット
   の長手方向に略整列状態で存在していることを特徴とす
   る繊維強化熱可塑性樹脂ペレット。
2. 【請求項２】 天然植物繊維紡績糸と合成有機繊維と
   が、共に撚られた状態でペレットの長手方向に略整列状
   態で存在している請求項１に記載の繊維強化熱可塑性樹
   脂ペレット。
3. 【請求項３】 天然植物繊維紡績糸と合成有機繊維と
   が、互いに逆方向に撚られた状態でペレットの長手方向
   に略整列状態で存在している請求項２に記載の繊維強化
   熱可塑性樹脂ペレット。
4. 【請求項４】 加熱溶融した熱可塑性樹脂浴に、天然植
   物繊維性紡績糸４０〜６５質量部と合成有機繊維２〜２
   ０質量部を撚り合せた状態で通過させ、樹脂含浸量が１
   ５〜５８質量％となる様に含浸・被覆してから引き抜
   き、冷却固化後所定寸法に切断することを特徴とする繊
   維強化熱可塑性樹脂ペレットの製法。
5. 【請求項５】 合成有機繊維を、天然植物繊維紡績糸の
   撚り方向と反対方向に撚り合わせながら熱可塑性樹脂浴
   に通過させる請求項４に記載の製法。
6. 【請求項６】 合成有機繊維として、長尺繊維のマルチ
   フィラメントを使用する請求項４または５に記載の製
   法。