JP2017052919A - ガラス繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物 - Google Patents

ガラス繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】向上した機械的強度を有し、外観が良好で且つ強度の異方性を示さない、高いガラス繊維含有率を有するポリプロピレン樹脂組成物を提供する。
【解決手段】高いガラス繊維含有率を有するポリプロピレン樹脂組成物において、ガラス繊維の質量平均繊維長を２００〜３００μｍとし、ガラス繊維の質量に対して６０質量％以上のガラス繊維が、質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有する構成とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガラス繊維強化ポリプロピレン樹脂組成物及びその製造方法に関する。
ポリプロピレン樹脂は、成形性、経済性に優れ、比重も１．０以下と低いために広く利用されている。ポリプロピレン樹脂の機械的強度、熱変形温度を向上させるために、ポリプロピレン樹脂にガラス繊維を配合することは良く知られている。ガラス繊維強化ポリアミドや、ガラス繊維強化ポリブチレンテレフタレートの代替を目的とする、より向上した強度を得るために、高いガラス繊維含有率を有するポリプロピレン樹脂組成物が提案されている。
特許文献１は、変性ポリプロピレン樹脂（成分Ａ）と、ガラス繊維（成分Ｂ）と、ポリプロピレン樹脂（成分Ｃ）とを含有するポリプロピレン樹脂組成物であって、成分Ｂの含有量が、成分Ａ〜Ｃの合計量１００質量部に対して１〜８０質量部であるポリプロピレン樹脂組成物を開示している。
特許文献２は、ポリプロピレン系樹脂４９．９〜９８．９質量％と、ガラス繊維１〜５０質量％と、無水マレイン酸グラフトポリプロピレン樹脂０．１〜２０質量％とを溶融混練してなる樹脂組成物を開示している。
特開２００４−１９７０６８号公報 特開２００６−２４１３４０号公報
ポリプロピレン樹脂組成物におけるガラス繊維含有率を高くすると、射出成形においては、樹脂組成物の流動性不足等に起因して、外観不良、ガラス繊維の偏った配向による強度の異方性等の問題が生じる。
本発明の課題は、向上した機械的強度を有し、外観が良好で且つ強度の異方性を示さない、高いガラス繊維含有率を有するポリプロピレン樹脂組成物を提供することである。
上記課題は、高いガラス繊維含有率を有するポリプロピレン樹脂組成物において、ガラス繊維の質量平均繊維長を２００〜３００μｍとし、ガラス繊維の質量に対して６０質量％以上のガラス繊維が、質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有する構成とすることにより解決できることが見出された。すなわち、本発明は下記〔１〕〜〔１１〕に関するものである。
〔１〕ポリプロピレン系樹脂及びガラス繊維を含むポリプロピレン樹脂組成物であって、
前記ガラス繊維の質量平均繊維長が、２００〜３００μｍであり、
前記ガラス繊維の質量に対して６０質量％以上のガラス繊維が、前記質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有し、
前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％である、
ポリプロピレン樹脂組成物。
〔２〕前記ガラス繊維の質量に対して２５質量％以下のガラス繊維が、４００μｍ以上の繊維長を有する、前記〔１〕に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
〔３〕前記ガラス繊維の繊維径が、９〜１３μｍである、前記〔１〕又は〔２〕に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
〔４〕前記ガラス繊維が、Ｅガラス繊維又はＳガラス繊維である、前記〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
〔５〕射出成形用である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
〔６〕前記〔１〕に記載のポリプロピレン樹脂組成物の製造方法であって、以下の工程、
（ａ）ポリプロピレン系樹脂を溶融混練押出機に供給する工程であって、前記ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが３〜１５ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）である工程、
（ｂ）繊維長１．５〜６ｍｍのガラス繊維の集束物を前記溶融混練押出機に供給して、前記ポリプロピレン系樹脂及び前記ガラス繊維を溶融混練する工程であって、前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂及び前記ガラス繊維の合計質量に対して６０〜７５質量％である工程、及び、
（ｃ）追加のポリプロピレン系樹脂を前記溶融混練押出機に供給してポリプロピレン樹脂組成物を得る工程であって、前記追加のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが３０〜６０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）であり、前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％である工程、
を含む、方法。
〔７〕前記ガラス繊維の集束物におけるガラス繊維の集束本数が、９００〜１５００本である、前記〔６〕に記載の方法。
〔８〕工程（ａ）における前記ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂との混合物である、前記〔６〕又は〔７〕に記載の方法。
〔９〕工程（ｃ）における前記追加のポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂との混合物である、前記〔６〕〜〔８〕のいずれか１項に記載の方法。
〔１０〕前記溶融混練押出機が３つの供給口を有し、前記ポリプロピレン系樹脂を第１の供給口から投入し、前記ガラス繊維の集束物を第２の供給口から供給し、前記追加のポリプロピレン系樹脂を第３の供給口から供給する、前記〔６〕〜〔９〕のいずれか１項に記載の方法。
〔１１〕前記溶融混練押出機が、２軸タイプの溶融混練押出機である、前記〔６〕〜〔１０〕のいずれか１項に記載の方法。
本発明により、向上した機械的強度を有し、外観が良好で且つ強度の異方性を示さない、高いガラス繊維含有率を有するポリプロピレン樹脂組成物が提供される。
本発明は、ポリプロピレン系樹脂及びガラス繊維を含むポリプロピレン樹脂組成物であって、
前記ガラス繊維の質量平均繊維長が、２００〜３００μｍであり、
前記ガラス繊維の質量に対して６０質量％以上のガラス繊維が、前記質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有し、
前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン樹脂組成物に対して３０〜６０質量％である、
ポリプロピレン樹脂組成物に関するものである。
本発明におけるポリプロピレン系樹脂は、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はこれらの混合物を含む。
ポリプロピレン樹脂は、官能基を有さないプロピレンのホモポリマーであり、マトリックスと称される、射出成形等で成形品を形成する材料として用いられる。ポリプロピレン樹脂の質量平均分子量は、好ましくは３０，０００〜４００，０００であり、より好ましくは１００，０００〜３００，０００である。質量平均分子量が３０，０００以上であれば、成形品の形成が容易な上に、実用に耐えうる耐熱性、機械的強度を発現することができ、４００，０００以下であれば汎用の射出成形機で成形品を成形することができる。質量平均分子量は、１５０℃の温度において、ポリプロピレン樹脂をトリクロロベンゼン、またはo-ジクロロベンゼンに溶解させ、高温ゲル浸透クロマトグラフィーを行うことにより測定することができる。
ポリプロピレン樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆで、好ましくは３〜６０ｇ／１０分であり、より好ましくは５〜５５ｇ／１０分である。ＭＦＲが３ｇ／１０分以上であれば、ガラス繊維をポリプロピレン系樹脂に均一に分散させることが可能となる粘度となり、６０ｇ／１０分以下であれば、ポリプロピレン系樹脂の粘度が低すぎてガラス繊維が均一に分散できないということがない。ＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準じて測定することができる。
ポリプロピレン樹脂は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。
変性ポリプロピレン樹脂は、ガラス繊維とポリプロピレン樹脂の接着を高めるために、ポリプロピレン樹脂側の極性を高くする目的で用いられる。ポリプロピレン樹脂は極性が非常に低い樹脂であり、比較的極性の高いガラス繊維表面と相互作用を起こし難い。変性ポリプロピレン樹脂は、極性の高い官能基を付加反応やグラフト反応でポリプロピレン樹脂に導入したものであり、極性の高い官能基はガラス繊維と作用し、官能基が付加されたポリプロピレン鎖はポリプロピレン樹脂と相溶するため、ポリプロピレン樹脂とガラス繊維との接着を向上させることができる。極性の高い官能基としては、カルボキシル基、水酸基、エポキシ基が挙げられるが、樹脂組成物を製造する溶融混練時に、所望しない副反応が進行しないという観点から、カルボキシル基が好ましい。
変性ポリプロピレン樹脂としては、例えば、マレイン酸をグラフト重合させた、カルボキシル基を側鎖とするポリプロピレン樹脂が挙げられる。
変性ポリプロピレン樹脂の質量平均分子量は、１０，０００〜２００，０００であり、好ましくは３０，０００〜１５０，０００である。質量平均分子量が１０，０００以上であれば、マトリックスであるポリプロピレン樹脂を室温付近で可塑化することがないので、得られる成形品の機械的強度を損なうことがなく、２００，０００以下であれば、溶融混練時にポリプロピレン樹脂と似た溶融挙動を示し、ポリプロピレン樹脂との相溶が十分となり、成形品の機械的強度を向上させることができる。
変性ポリプロピレン樹脂のＭＦＲは、２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆで、好ましくは３〜６０ｇ／１０分であり、より好ましくは８〜５０ｇ／１０分である。ＭＦＲが３ｇ／１０分以上であれば、溶融混練時に、ポリプロピレン樹脂との相溶が十分となり、６０ｇ／１０分以下であれば、粘度が低すぎてポリプロピレン樹脂との相溶が不良になるという現象を抑制できる。
変性ポリプロピレン樹脂の酸価は、好ましくは５０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、より好ましくは５０〜８０ｍｇＫＯＨ／ｇである。変性ポリプロピレン樹脂の酸価が５０ｍｇＫＯＨ／ｇ以上であれば、単位分子量あたりの極性官能基数が十分となり、ガラス繊維との接着性が向上し、１００ｍｇＫＯＨ／ｇ以下であれば、極性官能基数が多くなりすぎることにより成形品の耐水性を損なうということはない。酸価は、ＪＩＳ Ｋ００７０に準じて測定することができる。
変性ポリプロピレン樹脂は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。
ポリプロピレン系樹脂がポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂との混合物である場合、変性ポリプロピレン樹脂の含有量は、ポリプロピレン系樹脂の質量に対して、０．１〜１０．０質量％、好ましくは１．０〜５．０質量％である。変性ポリプロピレン樹脂の含有量が０．１質量％以上であれば、ポリプロピレン樹脂とガラス繊維との間に介在して接着性を向上することができ、本発明の樹脂組成物の成形品の機械的強度を向上させることが可能であり、１０．０質量％以下であれば、変性ポリプロピレン樹脂に含有される極性官能基による樹脂組成物の耐水性の低下を抑制することができる。
ポリプロピレン樹脂組成物に含まれるガラス繊維は、２００〜３００μｍ、好ましくは２１０〜２９０μｍの質量平均繊維長を有する。ガラス繊維の繊維長は、ガラス繊維の長手方向の長さである。また、質量平均繊維長は、２００本以上のガラス繊維の繊維長から算出した質量平均値である。繊維長は、例えば、５００℃以上の温度でポリプロピレン樹脂組成物から樹脂分を燃焼により消失させてガラス繊維を取り出し、取り出したガラス繊維の拡大映像から測定することができる。また、質量平均繊維長は、例えば、取り出したガラス繊維から任意に抽出した２００本以上の試験片の繊維長を測定し、測定値の質量平均を算出することにより得られる。質量平均繊維長が２００μｍ以上であれば、射出成形により得られる成形品の機械的強度が向上し、３００μｍ以下であれば、射出成形時の流動により、成形品表面で発生するガラス繊維によるフローマークが抑制され、平滑な表面の成形品を得ることができる。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物において、ガラス繊維の質量に対して６０質量％以上、好ましくは６０．５質量％以上、より好ましくは６１質量％以上のガラス繊維が、質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有する。質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有するガラス繊維の量が６０質量％以上であれば、平滑な表面の成形品が得られる上に、成形品の機械的強度における異方性が減少する。
また、本発明のポリプロピレン樹脂組成物においては、ガラス繊維に対して、例えば、２５質量％以下、好ましくは２２質量％以下のガラス繊維が、４００μｍ以上の繊維長を有する。４００μｍ以上の繊維長を有するガラス繊維が２５質量％以下であれば、ガラス繊維によるフローマークが抑制された、平滑な表面の成形品を得ることができる。
本発明のポリエチレン樹脂組成物は、ガラス繊維を、ポリエチレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％、好ましくは４０〜６０質量％含む。ガラス繊維の含有量が３０質量％以上であれば、射出成形で得られる成形品の機械的強度の向上が可能であり、６０質量％以下であれば、平滑な表面を有する射出成形品を得ることができる。
ガラス繊維の繊維径は、例えば、９〜１３μｍ、好ましくは１１〜１３μｍである。ガラス繊維の繊維径とは、繊維断面方向の最大長さである。繊維径が９μｍ以上であればポリプロピレン樹脂組成物の強度を十分に向上させることができ、１３μｍ以下であれば良好な外観のポリプロピレン樹脂組成物を得ることができる。ガラス繊維の繊維径は、繊維長測定と同様の方法により測定することができる。
ガラス繊維としては、例えば、Ｅガラス繊維、Ｓガラス繊維、Ｃガラス繊維、Ｄガラス繊維等が挙げられる。経済性及びガラス繊維を複合した樹脂組成物の機械的強度の観点から、Ｅガラス繊維又はＳガラス繊維が好ましい。
ポリプロピレン樹脂、または変性ポリプロピレン樹脂との接着性を向上させる目的で、ガラス繊維に表面処理を施してもよい。表面処理剤としては、固形エポキシ樹脂、マレイン酸をグラフト重合させた変性ポリプロピレン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。ポリプロピレン樹脂、または変性ポリプロピレン樹脂との接着性の観点から、固形エポキシ樹脂又はマレイン酸をグラフト重合させた変性ポリプロピレン樹脂が好ましい。
ガラス繊維の表面処理方法としては、例えば、９００〜１５００本のガラス繊維を集束させて、上記表面処理剤を水性媒体に溶解又は分散させた処理液をローラー等で塗布する方法が挙げられる。表面処理を施されたガラス繊維の集束物を、１．５ｍｍ〜６ｍｍの長さに切断し、熱風オーブン等で加熱乾燥してもよい。
ガラス繊維は公知であり、市場において容易に入手することができるか、又は調製可能である。
ポリプロピレン樹脂組成物のＭＦＲは、２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆで、好ましくは２〜５ｇ／１０分であり、より好ましくは２〜４ｇ／１０分である。ＭＦＲが２ｇ／１０分以上であれば、射出成形等の成形時に型内での樹脂組成物の充填性に優れており、５ｇ／１０分以下であれば、成形時の型内での流動性が高くなりすぎず、外観に優れ、強度に異方性がない成形品を得ることができる。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、上記成分の他に、顔料、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃材、無機フィラー等を含んでもよい。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、例えば、射出成形により成形することができる。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、例えば、以下の工程（ａ）〜（ｃ）、
（ａ）ポリプロピレン系樹脂を溶融混練押出機に供給する工程であって、前記ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート（ＭＦＲ）が３〜１５ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）である工程、
（ｂ）繊維長１．５〜６ｍｍのガラス繊維の集束物を前記溶融混練押出機に供給して、前記ポリプロピレン系樹脂及び前記ガラス繊維を溶融混練する工程であって、前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂及び前記ガラス繊維の合計質量に対して６０〜７５質量％である工程、及び、
（ｃ）追加のポリプロピレン系樹脂を前記溶融混練押出機に供給してポリプロピレン樹脂組成物を得る工程であって、前記追加のポリプロピレン系樹脂のＭＦＲが３０〜６０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）であり、前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％である工程、
を含む方法により、製造することができる。
工程（ａ）におけるポリプロピレン系樹脂は、上述のポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はこれらの混合物である。ポリプロピレン系樹脂のＭＦＲは、２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆで３〜１５ｇ／１０分、好ましくは５〜１５ｇ／１０分である。ＭＦＲが３ｇ／１０分以上であれば、ガラス繊維をポリプロピレン系樹脂に均一分散させることが可能となる粘度となり、１５ｇ／１０分以下であれば、ポリプロピレン系樹脂の粘度が低下しすぎて、ガラス繊維が均一に分散できないということがない。
ポリプロピレン系樹脂の供給には、例えば、電動フィダー、ポッパー等を用いることができる。
工程（ｂ）におけるガラス繊維の集束物は、集束剤でガラス繊維を束ねたものである。集束剤は、ガラス繊維とポリプロピレン系樹脂との接着性を向上させる表面処理剤を兼ねる場合が一般的である。本発明に用いる集束剤としては、前述の表面処理剤が挙げられる。ガラス繊維の集束物において、ガラス繊維は集束剤により緩く結合しているが、ポリプロピレン系樹脂との溶融混練によってガラス繊維の結合は解かれる。例えば、本発明の好適な集束剤である固形エポキシ樹脂又はマレイン酸をグラフト重合させた変性ポリプロピレン樹脂は、熱可塑性を有しているため、溶融混練時にガラス繊維の結合が解かれ、開繊する。
ガラス繊維の繊維長は、１．５〜６ｍｍ、好ましくは３〜６ｍｍである。ガラス繊維の繊維長が１．５ｍｍ以上であれば電動フィダーを用いて定量で送出することが容易であり、６ｍｍ以下であれば溶融混練時にポリポロピレン系樹脂中のガラス繊維の均一分散が容易となる。ガラス繊維は、ポリプロピレン系樹脂との溶融混練中に切断され、繊維長は短くなる。
ガラス繊維の集束物におけるガラス繊維の集束本数は、好ましくは９００〜１５００本、より好ましくは９００〜１１００本である。集束本数が９００本以上であれば、溶融混練時のガラス繊維の切断の頻度が減少し、１５００本以下であれば、集束されたガラス繊維の開繊が容易となり、ポリプロピレン系樹脂中にガラス繊維が均一に分散される。
工程（ｂ）において供給するガラス繊維の量は、工程（ａ）で供給したポリプロピレン系樹脂及び工程（ｂ）で供給したガラス繊維の合計質量に対して６０〜７５質量％、好ましくは６０〜７０質量％である。ガラス繊維の量がこの範囲にあると、溶融混練時に生じるガラス繊維の切断の頻度が抑制され、所望の繊維長を有するガラス繊維を含む樹脂組成物を得ることができる。
ガラス繊維の集束物の供給には、例えば、電動フィダーを用いることができる。
工程（ｃ）における追加のポリプロピレン系樹脂は、上述のポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はこれらの混合物である。追加のポリプロピレン系樹脂は、工程（ａ）におけるポリプロピレン系樹脂と同一でもよく、異なってもよい。追加のポリプロピレン系樹脂のＭＦＲは、２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆで３０〜６０ｇ／１０分、好ましくは３０〜５５ｇ／１０分である。ＭＦＲが３０ｇ／１０分以上であれば、ポリプロピレン系樹脂の粘度が高くなり、溶融混練時のガラス繊維の切断の頻度が増加するということがなく、６０ｇ／１０分以下であれば、ポリプロピレン系樹脂中にガラス繊維が均一に分散しやすくなる。
追加のポリプロピレン系樹脂の供給には、例えば、電動フィダー等を用いることができる。
得られるポリプロピレン樹脂組成物において、ガラス繊維の含有量は、ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％、好ましくは４０〜６０質量％、より好ましくは４５〜５５質量％である。ガラス繊維の含有量が３０質量％以上であれば射出成形品の機械的強度を向上することが可能となり、６０質量％以下であれば機械的強度に優れた、平滑な表面を有する射出成形品を得ることができる。
溶融混練押出機としては、１軸タイプ、２軸タイプ等が挙げられる。ガラス繊維のポリプロピレン系樹脂への均一な分散という観点から、２軸タイプの溶融混練押出機が好ましい。
溶融混練押出機における溶融混練温度は、好ましくは１８０〜２５０℃、より好ましくは１９０〜２３０℃である。溶融混練温度がこの範囲にあれば、ポリプロピレン系樹脂の溶融が速やかに進行し、溶融混練時に時間を要することがなく、更にポリプロピレン系樹脂の酸化劣化が抑制される。
溶融混練押出機は、２つ以上、好ましくは３つの原料供給口を有する。ポリプロピレン系樹脂、ガラス繊維の集束物及び追加のポリプロピレン系樹脂は、同じ供給口から供給してもよく、互いに異なる供給口から供給してもよい。好ましくは、ポリプロピレン系樹脂は第１の供給口から、ガラス繊維の集束物は第２の供給口から、追加のポリプロピレン系樹脂は第３の供給口からそれぞれ供給される。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、好適には、オフィス家具、スポーツ用品等の消費材、電気電子部品、及び自動車のエンジンルームに使用される樹脂成形品の製造において用いられる。
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、高いガラス繊維含有率及び向上した機械的強度を有し、外観が良好で且つ強度の異方性を示さない。
高いガラス繊維含有率とは、ガラス繊維含有率が、ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して、例えば、３０質量％以上、好ましくは４０質量％以上、より好ましくは５０質量％以上であることをいう。
ポリプロピレン樹脂組成物の機械的強度は、例えば、引張り強度、曲げ強度、曲げ弾性率、シャルピー衝撃強度等を測定することにより評価できる。引張り強度は、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準じて測定することができる。曲げ強度及び曲げ弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７１７１に準じて測定することができる。シャルピー衝撃強度は、ＪＩＳ Ｋ７１１１に準じて測定することができる。
強度の異方性とは、射出成形時の樹脂組成物の流動方向に対して平行方向と垂直方向で強度差が生じることである。強度の異方性は、射出成形時の流動方向に対して平行方向と垂直方向の試験片を切り出し、任意の強度測定を行うことにより評価することができる。
ポリプロピレン樹脂組成物の外観は、表面粗さを測定し、算術平均表面粗さを算出することにより評価できる。算術平均表面粗さとは、表面粗さ計で測定された表面の凹凸の長さの数平均値である。
以下、本発明について、実施例により詳細に説明する。しかしながら、本発明は、実施例に制限されるものではない。
実施例１
３つの原料供給口を有する２軸溶融混練押出機の第１供給口から、ポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ５ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））と変性ポリプロピレン樹脂（マレイン酸をグラフト重合させたポリプロピレン樹脂、酸価６０ｍｇＫＯＨ/ｇ、ＭＦＲ１２ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））との混合物（ポリプロピレン樹脂対変性ポリプロピレン樹脂の質量比９７：３）であるポリプロピレン系樹脂（ＭＦＲ５ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））４０質量部を電動フィダーを用いて投入した。次に、第２供給口から、ガラス繊維の集束物（酸価７４ｍｇＫＯＨ/ｇのマレイン酸をグラフト重合させたポリプロピレン樹脂で表面処理したＥガラス繊維、繊維長３ｍｍ、繊維径１１μｍ、集束本数１１００本）６０質量部を電動フィダーを用いて投入した。次に、第３供給口から、ポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ３０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））２０質量部を電動フィダーを用いて投入し、ポリプロピレン樹脂組成物を得た。原料の溶融混練は、２３０℃で行った。
実施例２
第１供給口から投入するポリプロピレン系樹脂として、ポリプロピレン樹脂対変性ポリプロピレン樹脂の質量比が９０：１０であるポリプロピレン系樹脂（ＭＦＲ１２ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））３０質量部を用い、第２供給口から投入するガラス繊維の集束物の量を７０質量部とし、第３供給口から投入するポリプロピレン樹脂の量を４０質量部とした以外は実施例１と同様にして、ポリプロピレン樹脂組成物を得た。
実施例３
第１供給口から投入するポリプロピレン系樹脂として、ポリプロピレン樹脂対変性ポリプロピレン樹脂の質量比が９５：５であるポリプロピレン系樹脂（ＭＦＲ１２ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））３５質量部を用い、第２供給口から投入するガラス繊維の集束物の量を６５質量部とし、第３供給口から投入するポリプロピレン樹脂の量を３０質量部とした以外は実施例１と同様にして、ポリプロピレン樹脂組成物を得た。
比較例１
第１供給口から投入するポリプロピレン系樹脂のＭＦＲを３０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）とし、ガラス繊維の集束物投入直後のガラス繊維の量を、ポリプロピレン系樹脂及びガラス繊維の合計質量に対して５０質量％とし、第３供給口からの追加のポリプロピレン系樹脂の投入を行わずにポリプロピレン樹脂組成物を製造した。
具体的には、第１供給口から投入するポリプロピレン系樹脂として、ポリプロピレン樹脂対変性ポリプロピレン樹脂の質量比が９：１であるポリプロピレン系樹脂（ＭＦＲ３０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））５０質量部を用い、第２供給口から投入するガラス繊維の集束物の量を５０質量部とし、第３供給口からのポリプロピレン樹脂の投入を行わなかった以外は実施例１と同様にして、ポリプロピレン樹脂組成物を得た。
比較例２
ガラス繊維の集束物投入直後のガラス繊維の量を、ポリプロピレン系樹脂及びガラス繊維の合計質量に対して８０質量％にして、ポリプロピレン樹脂組成物を製造した。
具体的には、第１供給口から投入するポリプロピレン系樹脂として、ポリプロピレン樹脂対変性ポリプロピレン樹脂の質量比５：５であるポリプロピレン系樹脂（ＭＦＲ１５ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））２０質量部を用い、第２供給口から投入するガラス繊維の集束物の量を８０質量部とし、第３供給口から投入するポリプロピレン樹脂としてポリプロピレン樹脂（ＭＦＲ６０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ））６０質量部を用いた以外は実施例１と同様にして、ポリプロピレン樹脂組成物を得た。
実施例１〜３及び比較例１〜２で得たポリプロピレン樹脂組成物について、以下の試験を行った。試験結果を、表１に示す。
ガラス繊維長の測定
５５０℃の電気炉で実施例１〜３及び比較例１〜２の樹脂組成物から樹脂分を燃焼させて、ガラス繊維を取り出した。得られたガラス繊維の１００倍拡大映像から、２００個の試験片を任意に抽出し、拡大したガラス繊維像を定規を用いて測定して、ガラス繊維長の分布および質量平均繊維長を統計処理により求めた。
ＭＦＲの測定
実施例１〜３及び比較例１〜２の樹脂組成物のＭＦＲを、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準じて測定した。
射出成形機を用い、樹脂溶融温度２２０℃、金型温度８０℃で実施例１〜３及び比較例１〜２の樹脂組成物を射出成形して成形品を得た。成形品について、下記の評価を行った。
表面粗さの測定
厚さ３ｍｍの１５０ｍｍ角の射出成形品を用いて、表面粗さ計（小坂研究所製 SE300-39）を用い、成形品表面の微細な凹凸の深さ及び高さを測定した。その測定値をもとに算術平均表面粗さを算出した。
引張り強度の測定
ＪＩＳ Ｋ７１６１に準じて、測定を行った。
曲げ強度の測定
ＪＩＳ Ｋ７１７１に準じて、測定を行った。但し、曲げ試験のみ、成形時の流動に対して平行方向（ＭＤ）と垂直方向（ＴＤ）の試験片を作成し、強度の異方性を評価した。ＭＤとＴＤの曲げ強度値に差があるほど異方性があると判断される。
曲げ弾性率の測定
ＪＩＳ Ｋ７１７１に準じて、測定を行った。
シャルビー衝撃強度の測定
ＪＩＳ Ｋ７１１１に準じて、測定を行った。
Figure 2017052919
本発明のポリプロピレン樹脂組成物は、オフィス用椅子、オフィス用家具、スポーツ用品等の消費材、電気電子部品、及び自動車のエンジンルームに使用される樹脂成形品の製造において有用である。

Claims (11)

  1. ポリプロピレン系樹脂及びガラス繊維を含むポリプロピレン樹脂組成物であって、
    前記ガラス繊維の質量平均繊維長が、２００〜３００μｍであり、
    前記ガラス繊維の質量に対して６０質量％以上のガラス繊維が、前記質量平均繊維長から±１００μｍの範囲の繊維長を有し、
    前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％である、
    ポリプロピレン樹脂組成物。
  2. 前記ガラス繊維の質量に対して２５質量％以下のガラス繊維が、４００μｍ以上の繊維長を有する、請求項１に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  3. 前記ガラス繊維の繊維径が、９〜１３μｍである、請求項１又は２に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  4. 前記ガラス繊維が、Ｅガラス繊維又はＳガラス繊維である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  5. 射出成形用である、請求項１〜４のいずれか１項に記載のポリプロピレン樹脂組成物。
  6. 請求項１に記載のポリプロピレン樹脂組成物の製造方法であって、以下の工程、
    （ａ）ポリプロピレン系樹脂を溶融混練押出機に供給する工程であって、前記ポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが３〜１５ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）である工程、
    （ｂ）繊維長１．５〜６ｍｍのガラス繊維の集束物を前記溶融混練押出機に供給して、前記ポリプロピレン系樹脂及び前記ガラス繊維を溶融混練する工程であって、前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン系樹脂及び前記ガラス繊維の合計質量に対して６０〜７５質量％である工程、及び、
    （ｃ）追加のポリプロピレン系樹脂を前記溶融混練押出機に供給してポリプロピレン樹脂組成物を得る工程であって、前記追加のポリプロピレン系樹脂のメルトフローレートが３０〜６０ｇ／１０分（２３０℃、荷重２．１６９ｋｇｆ）であり、前記ガラス繊維の含有量が、前記ポリプロピレン樹脂組成物の質量に対して３０〜６０質量％である工程、
    を含む、方法。
  7. 前記ガラス繊維の集束物におけるガラス繊維の集束本数が、９００〜１５００本である、請求項６に記載の方法。
  8. 工程（ａ）における前記ポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂との混合物である、請求項６又は７に記載の方法。
  9. 工程（ｃ）における前記追加のポリプロピレン系樹脂が、ポリプロピレン樹脂、変性ポリプロピレン樹脂又はポリプロピレン樹脂と変性ポリプロピレン樹脂との混合物である、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
  10. 前記溶融混練押出機が３つの供給口を有し、前記ポリプロピレン系樹脂を第１の供給口から投入し、前記ガラス繊維の集束物を第２の供給口から供給し、前記追加のポリプロピレン系樹脂を第３の供給口から供給する、請求項６〜９のいずれか１項に記載の方法。
  11. 前記溶融混練押出機が、２軸タイプの溶融混練押出機である、請求項６〜１０のいずれか１項に記載の方法。
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