JP2010519065A - 熱可塑性プラスチック繊維濃縮物の製法および物品 - Google Patents

Abstract

長さが５ｍｍより大きい繊維を含む第１の相、ならびに第１のメルトフローレートを有する第１のポリオレフィンおよび第２のメルトフローレートを有する第２のポリオレフィンを含むポリマー相を含む原料濃縮物材料。濃縮物を含むキット、使用方法および結果として生じる物品も開示される。
【選択図】なし

Description

本発明は、一般に、改善された繊維強化熱可塑性プラスチック物品、特に繊維濃縮物から調製された熱可塑性プラスチック物品に関する。

充填剤入りまたは強化熱可塑性プラスチックの使用は、種々の用途で用いられることで注目を集め続けている。当技術分野において（例えば自動車または他の用途で使用するために）直面している１つの技術的な問題は、実質的に均一な分散を提供する必要があることである。当技術分野は、高品質プラスチック、特にガラス繊維相が含まれているもの、を製造する代替手法を研究してきた。

繊維分散を改善する努力の例としては、限定するものではないが、ウェブスター（Webster）の米国特許第６，７５６，４２９号明細書「長繊維強化複合材の低下（Let-Downs）における繊維分散および配向を改善する方法」（譲受人：クラリアント（Clariant））（引用によってここに組み入れられる。）が挙げられる。その特許は、改質剤を含むポリアミドマトリックスを例証する。

欧州特許出願公開第１３６４７６０号明細書「放出が低減された長繊維強化ポリプロピレン製物品」（譲受人：ボレアリス（Borealis））（引用によってここに組み入れられる。）は、最初に１種の溶融ポリプロピレンで被覆され、続いて第２のポリプロピレンによって被覆されたガラス繊維を含むグラニュールを教示している。

米国特許第７，０４５，２０２号明細書「成形用ガラス長繊維フィラー強化樹脂材料、成形品を成形する方法、および該方法によって成形された成形品」（マツダ株式会社）（引用によってここに組み入れられる。）は、ポリプロピレンマトリックスを有し、グラフトされたポリプロピレンおよびガラス繊維を含むマスターバッチに関する。米国特許出願公開第２００２／００５２４４０号明細書「成形用ガラス長繊維フィラー強化樹脂材料、該樹脂材料を射出成形することによって成形された射出成形品、および該樹脂物質を成形する方法」（マツダ株式会社）（引用によってここに組み入れられる。）も参照のこと。

欧州特許出願公開第０６６３４１８号明細書「長いガラス繊維で強化されたポリプロピレンとポリプロピレン樹脂の混合物およびそれから形成された成形品」（川崎製鉄株式会社）（引用によってここに組み入れられる。）は、グラフトされたポリプロピレンと結合されたガラス繊維を含む混合物に関する。

米国特許第６７５６４２９号明細書 欧州特許出願公開第１３６４７６０号明細書 米国特許第７０４５２０２号明細書 米国特許出願公開第２００２／００５２４４０号明細書 欧州特許出願公開第０６６３４１８号明細書

これまでの努力にもかかわらず、繊維強化熱可塑性プラスチック物品、特に良好な分散性を示す物品、たとえば繊維クラスターの生成を回避するための物品、特に他の製造プロセス工程（例えばレーザーによる刻み目の付与（laser scoring））を害する繊維クラスターの生成を回避するための物品を作る改善された系に対するニーズが残っている。

溶融工程前の乾燥状態での取り扱いおよび処理工程中にも実質的に完全なままである改善された繊維含有原料材料に対するニーズもまた残っている。

本発明は、改善された繊維の濃縮物、特に長いガラス繊維（たとえば５ｍｍより大きい平均長さ、特に１０ｍｍより大きい平均長さ）の濃縮物であって、繊維の相がポリマーのマトリックスの中に少なくとも約２０質量％、より好ましくは５０質量％超（たとえば約５０〜約７５質量％、たとえば約６０質量％）の量で存在するような濃縮物を提供することによって、上記のニーズの１つ以上を満たす。本発明は、特有の性質が、第１の補強材相（たとえば有機および／または無機の補強材相、たとえば５ｍｍより大きいまたは１０ｍｍさえを超える平均長さを有する繊維を含む相であり、その相は概ね軸方向に整列していてもよいし、不規則な方向を向いていてもよいし、またはそれらの組み合わせでもよい。）、ならびにポリマー相の５０質量％以上の量で存在しそして第１のメルトフローレートを有する第１のポリマー（たとえばポリプロピレンのようなポリオレフィン）およびポリマー相の５０質量％未満の量で存在しそして第１のメルトフローレートより大きい第２のメルトフローレートを有する第２のポリマー（たとえばポリプロピレンのようなポリオレフィン）を含むポリマー相を含む原料濃縮物材料の製造および使用によって達成できるという認識に基づく。

本発明は、また、濃縮物を作る方法、その濃縮物から作られた物品、その濃縮物および物品を作る方法を含むキットに関する。

濃縮物は、ここに、魅力的かつ効率的な繊維湿潤性、繊維分散性または機械的性質のような１つ以上の望ましい特性を提供する。その濃縮物は、濃縮物の製造中および／または取り扱い中に、比較的低い繊維破損率を示すこともまた可能である。その濃縮物で作られた物品は、繊維クラスターの発生があったとしても、その発生率は比較的低いと考えられ、それによって、刻み目の付与（たとえばレーザーによる刻み目の付与）または他の加工工程の結果としての材料屑の低減も見込まれる。また、ポリプロピレン系プラスチックの原料物質として過酸化物で亀裂の入ったポリプロピレンの量を減らす能力、そしてその結果、放出物または他の望ましくない気体または蒸気を減らす可能性のような、他の利点もまた達成できる可能性がある。

図１は、本発明の範囲外の比較的長いガラス繊維で強化されたプラスチックの予想されるミクロ構造を示すＸ線顕微鏡写真である。

図２は、本発明の範囲内の比較的長いガラス繊維で強化されたプラスチックの予想されるミクロ構造を示すＸ線顕微鏡写真である。

別段の定めがない限り、本明細書において、パーセントは質量％で表示され、メルトフローレートは、ＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇにおけるものであり、ｇ／１０分で表示される。

一般に、本発明は、強化プラスチック、特に繊維強化熱可塑性プラスチックに関する。本発明はそのような強化プラスチックを調製するのに有用な改善された繊維濃縮物、特に比較的長いガラス繊維の濃縮物であって、繊維相が少なくとも約２０質量％、より好ましくは５０質量％超（たとえば約５０〜約７５質量％、たとえば約６０質量％）の量で存在するものを意図する。第１の強化材相（たとえば有機および／または無機の強化材相、たとえば５ｍｍを超える、特に１０ｍｍを超える平均長さを有する繊維を含む相であり、その相は概ね軸方向に整列していてもよいし、不規則な方向を向いていてもよいし、またはそれらの組み合わせでもよい。）、ならびにポリマー相中のポリマーの５０質量％以上（たとえば少なくとも約６５質量％、たとえば約７５〜約９０質量％）の量で存在しそして第１のメルトフローレートを有する第１のポリオレフィン、およびポリマー相中のポリマーの５０質量％未満（たとえば約３５質量％未満、たとえば約１０〜約２５質量％）の量で存在しそして第１のメルトフローレートより大きい第２のメルトフローレートを有する第２のポリオレフィンを含むポリマー相を含む原料濃縮物材料の製造および使用によって、特有の性質を達成することができる。

本発明の特定の例証として、繊維は有機であってもよいし、無機であってもよいし、それらの両方であってもよい。そして、具体的には、繊維は比較的長い（たとえば、約５ｍｍより大きい、より具体的には約１０ｍｍより大きい平均長さ）。好ましい繊維はガラス繊維であり、そのガラス繊維は繊維の長さの実質的にすべてまたは少なくとも一部が被覆されていてもよいし、被覆されていなくてもよい。本発明は、比較的長いガラス繊維に限定されず、他の長さ、材質またはそれらの両方の繊維が含まれていてもよく、微粒子であってもよい。たとえば、繊維としては、セラミックス、炭素、黒鉛、ポリマー（たとえばアラミド）、金属、天然繊維（たとえば大麻、ジュート、サイザル麻など）またはそれらの任意の組合わせの１種またはそれ以上を挙げることができる。したがって、繊維は、概ね有機であってもよいし、概ね無機であってもよいし、またはそれら両方の組合わせであってもよい。

原料濃縮物材料中の平均繊維長の例は、約５ｍｍ超、より特別には約１０ｍｍ超、たとえば約５〜約５０ｍｍ、またはより特別には１０ｍｍ超約３０ｍｍまでの長さ（たとえば約１１ｍｍ〜約２５ｍｍ）の範囲である。好ましくは繊維の少なくとも約５０質量％は１０ｍｍより長く、そしてより好ましくは繊維の少なくとも約６５質量％（または約７５質量％さえ）が約１０ｍｍより長いであろう。繊維の直径は、典型的には、約３〜約１００μｍ、そしてより具体的には約５〜約２５μｍ（たとえば約１７μｍ）の範囲にあるであろう。当然のことながら、結果として生じる最終的な粒子（たとえば、射出成形後）においては、繊維長は初期の繊維長に比べ短くなっていてもよい。したがって、上記の長さは、通常、それらが原料濃縮物材料の中に存在するときの繊維長をいう。最終的な物品において、結果として生じる平均繊維長は、典型的には初期の長さの約２０〜約８０％、より具体的には初期の長さの約４０〜約７０％になるであろう。したがって、たとえば、平均繊維長が原料濃縮物材料において約１１ｍｍであるとき、その原料濃縮物材料を用いた射出成形品において、平均繊維長は、約２〜約９ｍｍ、より好ましくは約５〜８ｍｍ、さらに好ましくは約６〜７ｍｍであろう。

繊維の特性の１つまたはそれ以上を改善する１つの手法は、前処理されたまたはその他の方法で改質された繊維を用いることである。たとえば、１つの手法は、化学薬剤（たとえばカップリング剤、表面特性改質剤、安定剤または他の適切な薬剤）で繊維を被覆することである。１つの具体的な例として、後に続くポリマーマトリックスとの界面接着の靭性を物理的および／または化学的に改善するための、繊維の表面を損傷から保護するための、またはそれらの両方のためのサイズ剤で繊維を処理してもよい。サイズ剤は、典型的には、適切な薄膜形成剤、カップリング剤（たとえばアルコキシシランのようなシラン）および所望により滑剤または他の薬剤を含むであろう。サイズ剤の少なくとも一部に、ポリプロピレン系カップリング剤（たとえば、無水マレイン酸をグラフトしたポリプロピレンカップリング剤が挙げられる。）を含むことも可能であろう。

繊維は、個々の繊維、たとえば、細断されたおよび／または連続的な繊維として用意してもよく、それらはお互いに対して不規則な方向に向いていてもよいし、お互いに対して軸方向に整列していてもよいし、織られていてもよいし、それらの任意の組合わせであってもよく、その後ポリマーマトリックスの中に分散させてもよい。繊維が概ね軸方向に整列した束の状態で繊維を用意することも考えられる。ここで１つの具体的な手法は、ポリマー相を含浸し、その後切断した連続長の繊維束を用意することを意図する。このように、結果として生じる含浸した材料（たとえば、ここでは原料濃縮物材料）は、概ね共通の軸配向を共有する繊維を有していてもよい。しかしながら、本発明はそのようなものに限定されず、原料濃縮物材料は、不規則な方向を向いた繊維、１つまたはそれ以上の秩序正しくまたは一線に配向した部分、織られた繊維、巻かれた繊維、またはそれらの任意の組合わせを含むことが可能である。

適切な繊維の１つの例は、たとえば概ね連続長を有するＥガラス繊維ロービング束であり、それはピーピージー・ファイバーガラス・ヨーロッパ社（PPG FiberGlass Europe）からＴｕｆＲｏｖ（登録商標）４５９９の名称で商業的に入手可能なもののようなものである。Ｅガラス以外の、またはＥガラスに加えて、Ｓ−ガラス、Ｔ−ガラス、ＡＲガラス、Ｃガラス、Ｒガラスなどのようなガラスの種類を用いることもできる。

一般に、本発明は、造形品の製造を意図しており、それに従えば、少なくとも１つの原料、より具体的には少なくとも２つの原料材料（たとえば、本発明の原料濃縮物材料および希釈剤ポリマー）が、たとえば軟化または溶融状態で、混ぜ合わせられ、その後、成形型の空洞の中に造形品を形成するために成形型の空洞の中に導入される。望ましくは、強化材相は、原料材料の少なくとも１つの一部として成形型の空洞の中に導入される。たとえば、それは原料濃縮物材料として導入される。典型的には、原料濃縮物は、比較的高い濃度の強化材相を有し、それはその後、たとえば強化材相濃度が約５〜約５０質量％、より具体的には約２０質量％〜約４０質量％（たとえば約３０質量％、約２０質量％または約４０質量％）の材料を形成するために、少なくとも１つの希釈剤ポリマー材料の存在によって最終物品において希釈されるであろう。後者の希釈剤ポリマー材料は、たとえば、好ましくは成形型の空洞の中に材料を導入する工程の前にまたはその工程中に、希釈剤ポリマー材料原料を原料濃縮物材料と混合することによって、原料材料と共に導入される。限定するものではないが、原料濃縮物材料を希釈剤ポリマー材料原料とドライブレンドし、その結果生じた混合物を加熱してポリマー相を軟化または溶融してもよいし、原料濃縮物材料を希釈剤ポリマー材料原料とブレンドすると同時に、加熱してポリマー相を軟化または溶融してもよいし、またはそれらの組合わせでもよい。軟化または溶融した材料はそれを造形するために成形型の空洞の中に導入され、そしてそれを固化しまたはその他の方法で硬化させる。

本発明の原料濃縮物材料は、いかなる適切な寸法または形であってもよい。一般に、それは、細長くてもよいし（たとえば棒材として）、粒状であってもよいし、少なくとも１つの軸を中心として実質的に対称な形であってもよいし、少なくとも１つの軸を中心として実質的に非対称な形であってもよいし、実質的に中実であってもよいし、多孔質であってもよいし、それらの任意の組合わせであってもよい。原料濃縮物材料の個々の粒子は、約５ｍｍ以上、より具体的には約８ｍｍ以上、さらに具体的には約１０ｍｍ以上の最大寸法（たとえば長さ、直径、高さ、幅または厚さ）を有することができる。たとえば、最大寸法は、原料濃縮物材料中の強化材相繊維の平均長さと等しいまたはそれより大きいと考えられる。より小さな寸法もまた可能である。

強化材相に加えて、原料濃縮物材料の中に（または原料濃縮物材料の外部であるが、希釈剤ポリマー材料とブレンドする前にそれと組み合わせて）、少なくとも１種の第１のポリマー材料、特に熱可塑性ポリマー材料、好ましくは少なくとも第１および第２の熱可塑性ポリマー材料の組合わせがあるであろう。ある種のポリオレフィンポリマーに特に関連して本発明を記述するが、本発明はそれに限定されない。たとえば、本発明の実施態様はポリプロピレンを含むポリマー材料（ホモポリマー、コポリマー、ブレンドまたは他の組合わせ）の使用を教示するが、ポリエチレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステルまたはそれらの任意の組合わせのような他のポリマーを用いることもできる。

特に好ましい手法は、第２のポリマー材料の量よりも多い第１のポリマー材料の量を用いることである。たとえば、原料濃縮物材料中のポリマー相の第１のポリマー材料として、第１のメルトフローレートを有する過半量の第１のポリマー（たとえばポリプロピレンのようなポリオレフィン）を使用することが可能であり、そしてまた原料濃縮物材料の中で第１のポリマーとともに、第１のメルトフローレートより高い第２のメルトフローレートを有する少量の第２のポリマー（たとえばポリプロピレンのようなポリオレフィン）を用いることも可能である。たとえば、原料濃縮物材料のポリマー相は、ポリマー相の少なくとも約２５質量％、好ましくは約５０質量％以上（たとえば少なくとも約６５質量％、たとえば約７５〜約９０質量％）の量で存在しそして第１のメルトフローレートを有する第１のポリマー（たとえばポリオレフィン）、およびポリマー相の５０質量％未満（たとえば約３５質量％未満、たとえば約１０〜約２５質量％）の量で存在しそして第１のメルトフローレートより少なくとも約１．５倍、少なくとも約２．５倍、または少なくとも４倍の第２のメルトフローレート（たとえば、第２のポリマーの第２のメルトフローレートは、第１のポリマーの第１のメルトフローレートの約１．５〜約５．５倍、より具体的には約２〜約４．５倍である。）を有する第２のポリマー（たとえばポリオレフィン）を含む。したがって、ポリマー相の中には、より低いメルトフローレートの材料がより高い濃度で存在するであろう。

強化材相に対する原料濃縮物材料中のポリマー材料および他の成分の相対量は要望に応じて変更することができる。１つの好ましい手法は、強化材相（たとえばガラス繊維）が原料濃縮物材料の約２０質量％を超える、より具体的には原料濃縮物材料の約５０〜約７０質量％、さらに具体的には原料濃縮物材料の約６０質量％であり、残りがポリマー相を含むまたは本質的にポリマー相からなるものを用いることである。

例証として、第１のポリマー材料（たとえばポリプロピレンのようなポリオレフィン）は、ＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートが約１５０ｇ／１０分未満、より具体的には約１００ｇ／１０分未満、さらに具体的には約８０ｇ／１０分未満、さらに具体的には約６０ｇ／１０分未満であることが望ましい。さらに、第２のポリマー材料（たとえばポリプロピレンのようなポリオレフィン）は、ＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートが少なくとも約２２０ｇ／１０分、より具体的には少なくとも約２５０ｇ／１０分、さらに具体的には少なくとも約３００ｇ／１０分であることが望ましい。

原料濃縮物材料のポリマー相の適切な第１のポリマー材料の１つの例は、限定するものではないが、約４０〜約６５ｇ／１０分（たとえば約５２ｇ／１０分）の範囲のメルトフローレート、および少なくとも約１２００ＭＰａ（たとえば約１６５０ＭＰａ）のＩＳＯ １７８による曲げ弾性率、少なくとも約２５ＭＰａ（たとえば約３７ＭＰａ）のＩＳＯ ５２７−２による降伏点引張強さ、少なくとも約５％（たとえば約９％）のＩＳＯ ５２７−２による降伏点引張伸び、または少なくとも約１．５ｋＪ／ｍ^２（たとえば約２．５ｋＪ／ｍ^２）のＩＳＯ １７９−１／１ｅＡによるシャルピー（ノッチ付）衝撃強さ（２３℃）から選択される少なくとも１つの特性（好ましくはすべての組合わせ）を有する。望ましくは、第１のポリマー材料はポリプロピレンホモポリマーであるが、プロピレンを含むコポリマー（たとえばランダムおよび／またはブロックコポリマー）もまた用いることができる。原料濃縮物材料の第１のポリマー材料として使用するのに適切な商業的に入手可能な材料の例は、ダウ・ケミカル社（The Dow Chemical Company）製のＨ７３４−５２ＲＮＡポリプロピレン樹脂である。

原料濃縮物材料のポリマー相の適切な第２のポリマー材料の１つの例は、限定するものではないが、約３００〜約６００ｇ／１０分（たとえば約４５０ｇ／１０分）の範囲のメルトフローレートを有する。望ましくは、第２のポリマー材料はポリプロピレンホモポリマーであるが、プロピレンを含むコポリマー（たとえばランダムおよび／またはブロックコポリマー）もまた用いることができる。原料濃縮物材料の第２のポリマー材料として使用するのに適切な商業的に入手可能な材料の例は、ボレアリス（Borealis）製のＢｏｒｆｌｏｗ ＨＬ５０４ＦＢである。

本発明の典型的な原料濃縮物材料の中で、第１のポリマー材料と第２のポリマー材料（たとえば第１のメルトフローレートを有する第１のポリプロピレンと第２のメルトフローレートを有する第２のポリプロピレン）の相対的な量は、第２のポリマー材料約１部に対して第１のポリマー材料が約１．１〜約１２部、より具体的には第２のポリマー材料約１部に対して第１のポリマー材料が約３〜約９部、さらに具体的には第２のポリマー材料約１部に対して第１のポリマー材料が約５〜約６部であろうと考えられる。

原料濃縮物材料の中に、酸化防止剤、安定剤、着色剤、離型剤、帯電防止剤、核剤またはそれらの任意の組合わせの１種またはそれ以上から選択された配合剤のような１種以上の他の配合剤を含むこともまた望ましい場合がある。これらの配合剤のいくつかまたはすべてを組み入れる１つの方法は、たとえば担体ポリマーを含むポリマーマトリックスの中に分散した配合剤の微粒子として、前もって配合された配合剤濃縮物においてその配合剤を用意することである。そのような前もって配合された配合剤濃縮物微粒子は、酸化防止剤、安定剤、着色剤、カップリング剤、難燃剤、離型剤、帯電防止剤、核剤、フィラー、加工助剤またはそれらの任意の組合わせ（たとえば着色剤および酸化防止剤と安定剤を含む組合わせ）の１つまたはそれ以上を含み、そのような配合剤は、原料濃縮物材料の中に存在する第１のポリマー、第２のポリマーまたは別のポリマーの１つと実質的に同じまたは異なる担体ポリマーを含むポリマーマトリックスの中に（不規則に、実質的に均一に、または他の状態で）分散していることが可能である。具体的な例として、１つの実施態様において、酸化防止剤（たとえばチバ社（Ciba）製Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）ＰＳ８０２、Ｉｒｇａｎｏｘ（登録商標）１０１０またはそれらの組合わせ）、安定剤（たとえばチバ社製ｌｒｇａｆｏｓ（登録商標）１６８のような亜リン酸トリス（２，４−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）を含む化合物のような活性亜リン酸エステル）、着色剤（たとえばカーボンブラック、顔料またはそれらの組合わせ）、またはそれらの任意の組合わせの１つまたはそれ以上を、約３００〜約６００ｇ／１０分（たとえば約４５０ｇ／１０分）のメルトフローレートを有するもののような前述した第２のポリマー材料のようなポリオレフィンポリマー（たとえばポリプロピレン）と配合することが考えられる。いかなる安定剤も、配合剤濃縮物中に、配合剤濃縮物の約３０質量％以下、または約５０質量％と同じ程度さえ、たとえば約３〜約１５質量％、より具体的には約５〜約１０質量％の量で存在してもよい。いかなる酸化防止剤も、配合剤濃縮物の約３０質量％以下、または約５０質量％と同じ程度さえ、たとえば配合剤濃縮物の約３〜約１５質量％、より具体的には約５〜約１０質量％の量で存在してもよい。着色剤は任意の適切な量で用いることができる。たとえば、もし用いるならば、それは、約５０質量％以下、約５〜約２５質量％（たとえば配合剤濃縮物の約１５質量％）の範囲であることができる。それらの配合剤は、好ましくは、配合剤濃縮物のためにポリマー担体の中に分散させられるであろう。たとえば、もし用いるならば、ポリマー（たとえば原料材料濃縮物の第１および／または第２のポリマー材料のようなポリプロピレン）は、多分、配合剤濃縮物の約３５質量％を超える、または約５０質量％さえを超える（たとえば約６０〜約８０質量％の）量で存在するであろう。したがって、原料材料濃縮物の第１および／または第２の材料は、配合剤濃縮物の成分として、濃縮物の中に、一部または全体として、導入されるであろうと考えられる。

上記の配合剤は、本発明に用いることができる具体的な配合剤の例にすぎない。他の添加剤、改質剤、安定剤および／またはフィラーもまた、配合剤濃縮物の一部として、それとは独立して、またはそれらの両方として用いてもよい。

原料濃縮物材料は、さらに、１種またはそれ以上のカップリング剤を含んでもよく、たとえばグラフトされたポリプロピレンカップリング剤を含んでもよく、より具体的にはケムチュラ社（Chemtura）からＰｏｌｙＢｏｎｄ ３２００の商品名で、またはアルケマ社（Arkema）からＯｒｅｖａｃ ＣＡ−１００の商品名で商業的に入手できるような、無水マレイン酸をグラフトしたポリプロピレンカップリング剤を含んでもよい。カップリング剤は、配合剤濃縮物とは別個の原料濃縮物材料に添加してもよいし、配合剤濃縮物の中に含めてもよい。カップリング剤は、用いる場合は、原料濃縮物材料の約０．５〜約５質量％、より具体的には原料濃縮物材料の約１〜約３質量％の量で用いられるであろう。

１つの配合剤濃縮物の例は、表１の組成（配合剤濃縮物のおよその質量部で表示されている。）を有することができる。

原料濃縮物材料の例は、表２の組成（原料濃縮物材料のおよその質量部で表示されている。）を有することができる。

一般に、本発明の原料濃縮物材料は、繊維以外の配合剤を一緒に混合して１つまたはそれ以上のコンパウンドを形成し、多数の繊維にそのコンパウンドを含浸させることを含むプロセスによって作ることができる。溶融ブレンド法（たとえば溶融押出）のような多くの適切な加工技術を用いることができるが、１つの手法は、たとえば引抜成形法により、繊維の束を含浸することである。そのような方法の例は、米国特許第５，８３４，０５６号明細書「繊維束含浸の方法と装置」（Ｉｎｓｔｉｔｕｔ Ｆｕｅｒ Ｖｅｒｂｕｎｄｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ ＧｍｂＨ）（引用によってここに組み込れられる。）に記載されているが、それに限定されるものではない。一般に、概ね連続的な繊維の束が支持され、そして濃縮物のポリマー相が（たとえば液体押出された状態で）繊維と接触する１つまたはそれ以上の部位に供給される。それによってポリマー相が束に含浸するであろう。その結果生じた含浸させた材料は、個々のペレット、棒材またはその他のグラニュールを形成するために、粉砕され、切断されまたは他の方法で分割されることができる。分かるように、含浸した繊維は、お互いに概ね軸方向に整列する、すなわち概ね同一の方向に並ぶことが可能である。

一般に、本発明の原料濃縮物材料は、造形品の製造に関連して、希釈されるであろう。たとえば、結果として生じる物品は、繊維含有率（たとえばガラス繊維）が結果として生じる材料の約５質量％〜約５０質量％、より具体的には結果として生じる材料の約２０〜約４０質量％、（たとえば約２０質量％の繊維、約３０質量％の繊維、または約４０質量％の繊維）であることが期待される。したがって、使用すべき希釈剤ポリマーの量は、要望される最終濃度の関数になるであろう。たとえば、限定するものではないが、結果として生じる繊維濃度が約３０質量％の物品用には、約６０質量％の繊維を含む原料濃縮物材料約５０質量部が希釈剤ポリマー約５０質量部と混合されるであろう。

（たとえば原料材料として）原料濃縮物材料と混合される希釈剤ポリマー材料は、いかなる適切なポリマー材料であってもよいが、好ましくは熱可塑性樹脂（たとえばポリオレフィン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエステルまたはそれのいかなる組合わせ）であろう。特に好ましい材料としては、ポリプロピレン、具体的にはリアクター級ポリプロピレンが挙げられるであろう。たとえば、ポリプロピレン耐衝撃コポリマー、ポリプロピレンホモポリマーまたはそれらの組合わせを使用することが望まれる。好ましくは、希釈剤ポリマーのメルトフローレートは約１５０ｇ／１０分未満、より具体的には約１００ｇ／１０分未満、さらに好ましくは約７５ｇ／１０分未満（たとえば約３０〜約６０ｇ／１０分）であろう。希釈剤ポリマーは、好ましくは、少なくとも約８００、より好ましくは少なくとも約９５０ＭＰａ（たとえば約１３５０ＭＰａ）のＩＳＯ １７８による曲げ弾性率、または少なくとも約１５ＭＰａ（たとえば約２０ＭＰａ）のＩＳＯ ５２７−２による降伏点引張強さの少なくとも１つまたは両方をも示すであろう。限定するものではないが、好ましいポリプロピレンの１つの具体的な例は、ダウ・ケミカル社からＣ７０５−４４ＮＡＨＰの名称で商業的に入手できるポリプロピレン耐衝撃コポリマーである。希釈剤ポリマー材料の他の例としては、プロピレンのホモポリマー、またはプロピレンエチレンランダムコポリマー、プロピレンエチレンブロックコポリマー、プロピレン−ＥＰＤＭコポリマーまたはプロピレンブテンコポリマーのようなプロピレンを含むコポリマーの１つまたは任意の組合わせが挙げられる。

本発明の原料濃縮物材料を用いて物品を製造するためには、通常、原料濃縮物材料を１つまたはそれ以上の希釈剤ポリマー材料と混合する。原料材料を混合する工程は、乾式ブレンド、溶融ブレンドまたはそれらの組合わせのような、任意の適切な混合技術を用いて行うことができる。たとえば、１つの手法は、原料濃縮物材料のもとを用意し、希釈剤ポリマー材料のもとを用意し、原料濃縮物材料と希釈剤ポリマー材料の両方（および他のオプションの配合剤）を混合サイト（たとえば混合ホッパー）に送り、そこでそれらを（たとえば乾燥混合によって）一緒に混合することである。混合前に、混合中に、または混合後に、それぞれの原料材料は、たとえば重量計量供給装置、体積計量供給装置（たとえばスクリューメーターまたは回転円板を用いるもの）またはそれらの任意の組合わせによって、それらの要望される量で計量供給することができる。混合前に、混合中に、または混合後に、原料材料は、特に材料のポリマー成分を溶かすために、加熱される。液体は、成形型の空洞の中で、たとえば射出成形用金型の空洞の中で、成形され、固化される。

一般に、適切な公知の技術を、成形に用いることができる。たとえば、１つまたはそれ以上の原料材料を、空気循環オーブンの中で約８０〜約９０℃で約２〜４時間乾燥することができる。供給ゾーンは約１９０〜約２２０℃に維持され、バレル温度は約２２０〜約２８０℃に維持され、金型温度は約２０〜約６０℃に維持される。金型は所望により水冷してもよい。たとえば、１つの例証となるプロフィールは、ノズルから原料供給領域への温度差が約５０℃であることを実現することができる。スクリュー回転、計量、背圧および射出速度条件は、原料材料の概ね均質の混合物を達成するために選択される。１つのそのような原案は、約１６バールの背圧、比較的緩慢で温和なスクリュー充填（約３０〜３５秒）および約２〜約６秒の射出時間を用いることができる。

物品の成形または造形に続いて、それらは１つ以上の追加の二次加工を受けてもよい。たとえば、それらは火炎処理され、発泡させられ、接着され、切断され、型押しされ、刻み目を付けられ（たとえばレーザーによって、機械的にまたはその他の方法で）、またはその他の方法で加工されてもよい。

本明細書の教示は、多くの物品のいずれをも製造するのに用いることができる。例としては、計器盤、ハンドル、自動車内装トリムパネル、コンソール、コンポーネントハウジング、エアバッグドア、マップポケット、灰皿、トノーカバー、トレー、コンソール、背もたれ、肘掛け、膝ボルスター、ボディシールド、フロントエンドキャリヤー、ドアモジュール、アンダーボディシールド、インピンジメントプレート、またはカップホルダーの１つまたはそれ以上から選択された物品が挙げられる。本発明において、物品としては、さらに、オーバー成形部品、インサート成形部品、積層体層、コーティングまたはその他の部品の１つまたはそれ以上を挙げることができる。

本発明は、また、原料濃縮物材料を含むキット、特に希釈剤ポリマー材料と共に包装された原料濃縮物材料を意図する。

原料濃縮物材料、それから調製した完成品、またはそれらの両方の中の予定された強化材相の分離および／または配向を達成することために処理工程を用いることができるが、本発明における１つの手法は、実質的に均一に分散した強化材相が実現されるように、不規則な方向に向いた分散が実現されるように、またはそれらの両方が実現されるように、材料、加工工程、またはそれらの両方を選択することである。

上記から当然のことながら、本発明において希釈剤ポリマーとして用いられるポリマー、原料濃縮物材料の第１および／または第２のポリマー、または配合剤濃縮物中のポリマーの１つまたはそれ以上が、接着を改善するために、官能基を付与するために改質（たとえば、エポキシ改質、カルボン酸改質、酸無水物改質、またはそれらの任意の組合わせ）されてもよい。しかしながら、ここに開示された実施態様は、他のポリマーは別にして、少なくとも原料濃縮物材料のポリマーにおいては、改質ポリマーを実質的に含まないと一般には考えられる。

さらに、本発明において用いられる繊維は、１つまたはそれ以上のポリマーコーティングを含むことが可能であり、たとえば第１のポリオレフィンポリマーの内側コーティング層および第２のポリオレフィンポリマーの外側コーティング層を含むことが可能である。しかしながら、一般には、本発明において、原料濃縮物材料のポリマー相と接触する前の繊維は、いかなる複数層ポリオレフィン構造を実質的に含まないであろう。さらに、当然のことながら、繊維は、任意の含浸工程中に実質的に同時に、原料濃縮物材料のそれぞれのポリマーにさらされるであろう。

次の実施例は、限定するものではないが、この明細書における教示に従う１つの実施態様を説明する。

第１の濃縮物は、表１のより好ましい組成によって調製される。第２の濃縮物は、表２の組成にしたがって、ガラス繊維束に残りの配合剤の混合物を（引抜成形を介して）含浸させることによって調製される。結果として生じる引抜成形された濃縮物は、ダウ・ケミカル社からＣ７０５−４４ＮＡＨＰの名称で商業的に入手できるポリプロピレン耐衝撃コポリマーとドライブレンドされ、その結果、生じる全ガラス含量は約２０質量％である。生じる成形品の材料は、次の表３の特性を、記載された値の約１０％の範囲内で、実現すると予想される。約１００ｇ／１０分未満の見積もられたまたは実際のメルトフローレートが実現される（たとえば約５０〜約８０ｇ／１０分）。結果として生じる全ガラス濃度が約３０質量％または約４０質量％においては、記載された値の少なくとも約３０％、５０％の範囲内または約１００％さえの結果も可能であると考えられる。たとえば、本発明の教示によれば、３０％のガラス濃度において、（表３に記載された）引張弾性率または曲げ弾性率は約７０００ＭＰａであるかもしれず、そして約４０％のガラス濃度では約９０００ＭＰａであるかもしれない。また、当然のことながら、比較的低いガラス濃度水準（たとえば約１０質量％または約５質量％さえ）の場合に結果として生じる材料については、下記の特性は、５０％、１００％、またはそれ以上低くなるかもしれない。さらに、表３に明示された値は、実施例の材料のみに限定されない。本発明の教示から得られる他の材料についても類似した値が可能であると考えられる。

ここに示された説明および例証は、本発明、その原理およびその実用化を当業者に知らせることを意図している。当業者は、特定の使用の要求に最も適するように、その多くの形態で本発明を適合し適用することができる。したがって、ここに述べた本発明の具体的な実施態様は、完全なまたは限定的なものであるとは意図されない。したがって、本発明の範囲は上記の説明に関連して決定されるべきではなく、その代わりに特許請求の範囲に関連して決定されるべきであり、そのような特許請求の範囲に与えられる均等の完全な範囲を含む。特許出願および刊行物を含むすべての記事および文献の開示は、すべての目的のために引用によって組み入れられる。次の特許請求の範囲から収集される他の組合わせもまた可能であり、それも引用によってこの明細書に組み入れられる。

Claims (50)

1. 約５より大きい長さを有する繊維を含む第１の相、および第１のメルトフローレートを有する第１のポリオレフィンをポリマー相のポリマー成分の少なくとも５０質量％含み、かつ第１のメルトフローレートより高い第２のメルトフローレートを有する第２のポリオレフィンをポリマー相のポリマー成分の５０質量％未満含むポリマー相を含む原料濃縮物材料。
2. 第１の相中の繊維がガラス繊維を含む、請求項１に記載の原料濃縮物材料。
3. 第１の相中の繊維が約５０〜約７０質量％の量で存在する、請求項１または２に記載の原料濃縮物材料。
4. 第１の相中の繊維が約６０質量％の量で存在する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
5. 原料が引抜成形された粒状物の形をしている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
6. 第１のポリオレフィンがポリプロピレンを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
7. 第１のポリオレフィンはＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートが約１２０ｇ／１０分未満である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
8. 第１のポリオレフィンはＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートが約６０ｇ／１０分未満である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
9. 第２のポリオレフィンがポリプロピレンを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
10. 第２のポリオレフィンはＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートが少なくとも約２２０ｇ／１０分である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
11. 第２のポリオレフィンはＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートが少なくとも約３００ｇ／１０分である、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
12. グラフトされたポリプロピレンカップリング剤をさらに含む請求項１〜１１のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
13. 無水マレイン酸をグラフトしたポリプロピレンカップリング剤をさらに含む請求項１〜１２のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
14. 着色剤をさらに含む請求項１〜１３のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
15. 安定剤、酸化防止剤またはそれらの組合わせをさらに含む請求項１〜１４のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
16. 安定剤が、用いられる場合は、原料濃縮物材料の約３質量％以下の量で存在し、酸化防止剤が、用いられる場合は、原料濃縮物材料の約３〜約１５質量％の量で存在し、またはそれらの組合わせである、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
17. 第１のポリオレフィンと第２のポリオレフィンの質量比が約１．１：１〜約１２：１である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
18. 第１のポリオレフィンと第２のポリオレフィンがブレンドとして存在する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
19. 第１のポリオレフィンが約６０ｇ／１０分未満のＩＳＯ １１３３による２３０℃／２．１６ｋｇでのメルトフローレートを有するポリプロピレンであり、第２のポリオレフィンが約３０ｇ／１０分より大きいメルトフローレートを有するポリプロピレンであり、第１のポリオレフィンは、第２のポリオレフィン約１部に対して第１のポリオレフィン約３〜約９部の量で存在する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の原料濃縮物材料。
20. 繊維が、シランサイズ剤で被覆され、ブレンドの中に実質的に均一に分布し、またはそれらの両方である、請求項１９に記載の原料濃縮物材料。
21. 請求項１〜２０のいずれか１項に記載の原料材料とブレンドされた、第１のポリオレフィン、第２のポリオレフィンまたはそれらの両方以外の希釈剤ポリマーを含むポリマー物品。
22. 希釈剤ポリマーがポリオレフィンを含む、請求項２１に記載のポリマー物品。
23. 希釈剤ポリマーがポリプロピレンを含む、請求項２１または２２に記載のポリマー物品。
24. 希釈剤ポリマーが約１５０ｇ／１０分未満のメルトレートを有する純ポリプロピレンを含む、請求項２１〜２３のいずれか１項に記載のポリマー物品。
25. 希釈剤ポリマーが、本質的に、約７５ｇ／１０分未満のメルトフローレート、少なくとも約１０００ＭＰａのＩＳＯ １７８による曲げ弾性率および少なくとも約１５ＭＰａのＩＳＯ ５２７−２による降伏点引張強さを有する純ポリプロピレン耐衝撃コポリマーからなる、請求項２１〜２４のいずれか１項に記載のポリマー物品。
26. 希釈剤ポリマーが材料物品の材料の約５〜約５０質量％の物品中ガラス濃度を実現するための量で存在する、請求項２１〜２５のいずれか１項に記載のポリマー物品。
27. 繊維が物品のポリマー材料の約２０〜約４０質量％の量で存在する、請求項１〜２６のいずれか１項に記載のポリマー物品。
28. 繊維が物品の全体にわたって実質的に均一に分布している、請求項１〜２７のいずれか１項に記載のポリマー物品。
29. 結果として生じる物品が、もしあったとしても、比較的少量の繊維クラスターを示す、請求項１〜２８のいずれか１項に記載のポリマー物品。
30. 物品が、計器盤、ハンドル、自動車内装トリムパネル、コンソール、コンポーネントハウジング、エアバッグドア、マップポケット、灰皿、トノーカバー、トレー、コンソール、背もたれ、肘掛け、膝ボルスター、ボディシールド、フロントエンドキャリヤー、ドアモジュールまたはカップホルダーの１つまたはそれ以上から選択される、請求項１〜２９のいずれか１項に記載のポリマー物品。
31. 物品が成形された造形品である、請求項１〜３０のいずれか１項に記載のポリマー物品。
32. 物品が射出成形された造形品である、請求項１〜３１のいずれか１項に記載のポリマー物品。
33. 物品が少なくとも１つの刻み目を含む、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のポリマー物品。
34. 物品の材料が、次の特性
    ａ）少なくとも約１０ｋＪ／ｍ^２のシャルピーエッジノッチなし衝撃強さ（室温）（ＩＳＯ １７９／１ｅｕ準拠）、
    ｂ）少なくとも約１０ｋＪ／ｍ^２のシャルピー貫層ノッチなし衝撃強さ（室温）（ＩＳＯ １７９／１ＦＵ準拠）、
    ｃ）少なくとも約２０ＭＰａの降伏点引張強さ（５０ｍｍ／分）（ＩＳＯ ５２７−２準拠）、
    ｄ）少なくとも約１％の破断点引張伸び（５０ｍｍ／分）（ＩＳＯ ５２７−２準拠）、
    ｅ）少なくとも約１３００ＭＰａの引張弾性率（ＩＳＯ ５２７−２準拠）、
    ｆ）少なくとも約３０ＭＰａの曲げ強さ（ＩＳＯ １７８準拠）、または
    ｇ）少なくとも約１３００ＭＰａの曲げ弾性率（ＩＳＯ １７８準拠）
    の１つまたは任意の組合わせを示す、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のポリマー物品。
35. 物品の材料が材料の約５〜約５０質量％のガラス濃度を有する、請求項１〜３４のいずれか１項に記載のポリマー物品。
36. 物品の材料が、次の特性
    ａ）少なくとも約４０ｋＪ／ｍ^２のシャルピーエッジノッチなし衝撃強さ（室温）（ＩＳＯ １７９／１ｅｕ準拠）、
    ｂ）少なくとも約３５ｋＪ／ｍ^２のシャルピー貫層ノッチなし衝撃強さ（室温）（ＩＳＯ １７９／１ＦＵ準拠）、
    ｃ）少なくとも約８０ＭＰａの降伏点引張強さ（５０ｍｍ／分）（ＩＳＯ ５２７−２準拠）、
    ｄ）少なくとも約２．２％の破断点引張伸び（５０ｍｍ／分）（ＩＳＯ ５２７−２準拠）、
    ｅ）少なくとも約４９００ＭＰａの引張弾性率（ＩＳＯ ５２７−２準拠）、
    ｆ）少なくとも約１２０ＭＰａの曲げ強さ（ＩＳＯ １７８準拠）、または
    ｇ）少なくとも約４７００ＭＰａの曲げ弾性率（ＩＳＯ １７８準拠）
    の１つまたは任意の組合わせを示す、請求項１〜３２のいずれか１項に記載のポリマー物品。
37. 請求項１〜２０のいずれか１項に記載の原料濃縮物を希釈剤ポリマーとブレンドする工程、生じたブレンドを溶融状態で金型の空洞の中に導入する工程、および溶融したブレンドを固化して固化した物品を形成する工程を含む請求項２１〜３６のいずれか１項に記載の物品を作る方法。
38. 導入する工程がブレンドを射出成形することを含む、請求項３７に記載の方法。
39. 固化された物品に刻み目を付ける工程をさらに含む請求項３７または３８に記載の方法。
40. 刻み目を付ける工程が、レーザーにより刻み目を付ける工程、機械的に刻み目を付ける工程またはそれらの組合わせを含む、請求項３９に記載の方法。
41. 請求項１〜２０のいずれか１項に記載の原料材料濃縮物を含む、物品を製造するためのキット。
42. さらに希釈剤ポリマーを含む請求項４１に記載のキット。
43. 希釈剤ポリマーが本質的にリアクター級ポリプロピレン耐衝撃コポリマーからなる、請求項４１または４２に記載のキット。
44. 請求項１〜２０のいずれか１項に記載の原料材料濃縮物の使用。
45. 請求項２１〜３６のいずれか１項に記載の物品の使用。
46. 請求項３７〜４０のいずれか１項によって作られた物品。
47. 請求項４１〜４３のいずれか１項に記載のキットの使用。
48. ａ）第１のポリオレフィン、
    ｂ）第２のポリオレフィン、および
    ｃ）繊維
    の混合物をブレンドする工程を含む、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の原料濃縮物を作る方法。
49. ブレンドする工程が混合物を引抜成形する工程を含む、請求項４８に記載の方法。
50. 第１のポリオレフィンがポリプロピレンであり、第２のポリオレフィンがポリプロピレンであり、そして繊維がガラス繊維である、請求項４８または４９に記載の方法。

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