JP3579770B2

JP3579770B2 - 長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体

Info

Publication number: JP3579770B2
Application number: JP09205493A
Authority: JP
Inventors: 福隆志新; 力男米内山
Original assignee: Chisso Corp
Current assignee: JNC Corp
Priority date: 1993-03-26
Filing date: 1993-03-26
Publication date: 2004-10-20
Anticipated expiration: 2019-10-20
Also published as: JPH06279615A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体であって成形品の状態で機械強度特に衝撃強度、低ヒケ変形性及び低反り変形性に優れ、構造材に適する成形材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
結晶性熱可塑性樹脂製成形品の機械的強度、剛性、耐熱変形性及び反り変形性等を改良する為に各種充填材例えば、ガラス繊維、炭素繊維、ウィスカーもしくは金属繊維等の繊維状の充填材又は雲母、タルク、ガラスフレークもしくはカオリナイト等の板状充填材又は炭酸カルシウム、ケイ藻土、アルミナもしくはガラスビーズ等の粒状の充填材等を結晶性熱可塑性樹脂に配合することは従来から行なわれ、既に広範な用途に用いられている。
【０００３】
これらの各種形状の充填材の中で、繊維状の充填材は他の形状の充填材に比べて大きな補強効果を奏する。その中でもガラス繊維は比較的安価であることも相俟って補強材としてのコストパーフォーマンスに優れていることから多用され、ガラス繊維で強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体が機械的強度、剛性及び耐熱変形性に厳しい分野において広く用いられている。
【０００４】
繊維状補強材を配合する手段として、ガラス繊維又は炭素繊維（カーボン繊維）のロービングに樹脂を含浸させた後に該含浸物を引抜き成形し、更に該含浸物を所定の長さに切断することによって長繊維で強化された熱可塑性樹脂柱状体ペレットは既に知られている。例えば下記の諸方法を挙げることができる。
【０００５】
特公昭５２−３９８５号公報は繊維ロービングを熱可塑性樹脂粉末の床中に通じた後に該ロービングを該樹脂の融点以上の温度まで加熱してダイから押出して切断する方法を開示している。この方法においては樹脂粉末の床中においてロービングを複数のフィラメント束に分離する。
【０００６】
特開平４−２７５０７号公報は強化用の長繊維束を張力下に溶融熱可塑性樹脂中に通過させて該繊維束中に該溶融樹脂を含浸させた後に樹脂が溶融状態にある間に含浸混合物を減圧下で脱気処理する方法を開示している。この方法の直接的効果は繊維と樹脂との界面におけるボイドの抑制即ち、繊維に対する樹脂の含浸性及び濡れを改善することにあり、その結果として高度の引張強度、曲げ強度及び衝撃強度等の機械的性質を改善するとされている。
【０００７】
工業材料３７，［１］５３〜５７（１９８９）「セルストランの特性と応用」は長繊維で強化された各種の熱可塑性樹脂の特性を検討した結果を開示し、特に短繊維強化の場合に比して衝撃強度が一層改善されること、衝撃強度と弾性率との関係から成形品の成形収縮率においては短繊維強化の場合と略同程度であること並びにそれに起因する成形品の変形において短繊維強化の場合よりも小さいことに言及している。
【０００８】
合成樹脂工業１９９０［４］１０２〜１０５「特集Ｉ複合強化プラスチック材料の進展と応用開発の動向」中に「長繊維強化樹脂−バートン−」と題して主に「ガラス長繊維強化ナイロン−６６」の各種特性を開示している。その効果は剛性と靱性との双方の向上が期待でき、特に、衝撃強度は短繊維強化の場合の約２倍高くなることを開示すると共にクリープ特性及び疲労特性の様な長期間での機械的特性においても短繊維強化に対して優位性を示すとしている。更に、成形品の「ヒケ」が少ないこと、「そり」が比較的少ないことをも開示している。
【０００９】
しかし、上記の何れの従来技術においても、成形品の衝撃強度を温存しながらその「反り変形量」及び「ヒケ変形量」を解消させる具体的条件は開示されていない。従って、上記の何れの資料にも板状充填材の形状を本発明の条件と同一の断面で規定して本発明と同一の効果を達成したものは見当たらない。
【００１０】
長繊維で強化された熱可塑性樹脂複合体からなる柱状体（略称「ＬＦＰ」）はその長さに等しい長さの強化繊維を含有していることに加えて、ペレット状であることから一般の可塑化機構であるスクリューを備えた射出成形機又は押出成形機等の成形機によって成形可能である。しかも、長繊維で強化された熱可塑性樹脂複合体は金属材料に比して軽量性に優れる上に、従来の短繊維強化複合体に比して強度の点でも著しく改善されている。この柱状体（ＬＦＰ）は上記の利点を活かして自動車及び一般機械等の分野で機能部品を成形する材料として用いられる様になって来た。
【００１１】
これに対して、板状の充填材及び粒状の充填材は単独で反り変形を抑制するが、繊維状充填材に比して引張強度、曲げ強度及びアイゾッド衝撃強度を向上させる効果においては著しく小さい。処が、板状の充填材である雲母粉末又はタルク等は結晶性熱可塑性樹脂成形品に良好な剛性を付与する。そこで繊維状の充填材と該板状の充填材とを併用する試みが例えば特開昭５２−３６１４１号公報及び特公昭６４−１１２１８号公報等に開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
短繊維のみからなる繊維状充填材で強化された従来技術の複合体は構造材に強く要望される適性である低反り変形性、低ヒケ変形性及び高耐衝撃性においては不十分である。しかも、補強効果を更に高める為に短繊維充填材の配合量を増加しても約４０重量％において補強効果が上限に達する。
【００１３】
また、短繊維状充填材と板状充填材との併用によって強化された上記各公報に開示の複合体においては、その中の繊維状充填材の平均長さが最終的に０．２〜０．５ｍｍであることに加えてその中の板状フィラーの配合量が比較的多い領域にある。
【００１４】
特に、配合されている板状フィラーが雲母（マイカ）である場合には、その配合量が２０重量％以上の複合体から漸く反り変形及び捻れ変形の少ない成形品が得られるに留まる。とはいえ、この複合体は構造材として用いられるには衝撃強度及びヒケ変形性において依然として改良を要する。
【００１５】
しかしながら、このＬＦＰは構造材に対して強く要求される適性である低反り変形性、低ひねり変形性及び低ヒケ変形性においては依然として十分には改善されていない。尤も、それらの性状においては短繊維で強化された熱可塑性樹脂複合体に比して多少は改善されてはいる。その点で、ＬＦＰは構造材成形品の材料として使用するには未だ適しない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は従来のＬＦＰに残る上記問題点を解決する為に鋭意研究を進めた結果、本発明を完成した。即ち、本発明は無機材料製の長繊維２０〜６０重量％配合によって強化された結晶性熱可塑性樹脂複合体に特定の形状を有する板状の無機フィラーを５〜１５重量％配合した複合体製の柱状体（ＬＦＴＰ；柱状体の基本構成１）に関する。
【００１７】
本発明の柱状体は２種以上の柱状体の混合物であってもよい。即ち、長繊維で強化された柱状体と板状の無機フィラーで強化された柱状体とからなる柱状体混合物であって該柱状体混合物中に該混合物基準で無機材料製の長繊維２０〜６０重量％及び板状の無機フィラー５〜１５重量％を含有するもの（柱状体の基本構成２）も本発明の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された熱可塑性樹脂柱状体に包含される。
【００１８】
本発明の効果はＬＦＴＰから得られる成形品がその優れた衝撃強度を温存しながら「反り変形量」及び「ヒケ変形量」において著しい改善を示す（何れの変形量も僅かな値にまで抑制される）ことにある。
【００１９】
本発明は下記の各種態様に亙る。本発明における「柱状体」は一般的には長さ（Ｌ）／直径（Ｄ）比１以上で長さ３〜２５ｍｍの棒状体である。しかし、ここでいう「柱状体」は断面円形のものに限らず、偏平なもの即ち、板状体をも包含する。なお、「Ｌ」は押出方向に測った長さであって柱状体内では殆どの繊維がこの方向に整列している。また、「Ｄ」は柱状体が偏平なものである場合には幅ではなく薄さの方をいう。
【００２０】
［柱状体の基本構成１］
結晶性熱可塑性樹脂マトリックス中に無機繊維、実用上好適にはガラス繊維及び板状フィラー好ましくは板状の無機フィラーが分散された柱状複合体であって、無機繊維を複合体基準で２０〜６０重量％含有し各無機繊維の殆どが柱状体の長手方向に整列していると共に、実質的に柱状体の長さと同一の長さを有し、該板状の無機フィラーが平均直径０．５〜２００μｍ及びアスペクト比１０以上のものであって該複合体基準で５〜１５重量％含有されていることを特徴とする長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
【００２１】
［柱状体の改良構成１］
結晶性熱可塑性樹脂がポリ−α−オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂から選ばれる１種以上であることを特徴とする複合体の「基本構成１」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
【００２２】
［柱状体の改良構成２］
ポリ−α−オレフィン樹脂がα−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成１」及び「柱状体の改良構成１」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
【００２３】
［柱状体の改良構成３］
α−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体がポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ−１−ブテン樹脂、ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂、プロピレン−エチレン共重合体樹脂及びプロピレン−１−ブテン共重合体樹脂から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成１」並びに「柱状体の改良構成１」及び「柱状体の改良構成２」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
【００２４】
［柱状体の改良構成４］
無機繊維が平均繊維径４〜３０μｍでフィラメント集束本数４００〜１００００本のガラス繊維、ロックウール、石英繊維、石綿繊維及び金属ホイスカー（ウィスカー）から選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成１」並びに「柱状体の改良構成１」、「柱状体の改良構成２」及び「柱状体の改良構成３」に記載の長繊維で及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
【００２５】
［柱状体の改良構成５］
板状無機フィラーが雲母（マイカ）、タルク及びガラスフレークから選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成１」並びに「柱状体の改良構成１」、「柱状体の改良構成２」、「柱状体の改良構成３」及び「柱状体の改良構成４」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
【００２６】
［柱状体の基本構成２］
結晶性熱可塑性樹脂マトリックス中に無機長繊維が分散された複合体からなる柱状体であって、各無機繊維の殆どが柱状体の長手方向に整列していると共に実質的に柱状体の長さと同一の長さを有する複合体からなる長繊維強化柱状体並びに結晶性熱可塑性樹脂マトリックス中に板状の無機フィラーが分散された複合体からなる板状体強化柱状体であって、該板状フィラーがアスペクト比１０以上のものである柱状体から実質的に構成された柱状体混合物中に該無機長繊維を柱状体混合物基準で２０〜６０重量％含有すると共に該板状フィラーが該柱状体混合物基準で５〜１５重量％含有されていることを特徴とする長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
【００２７】
［柱状体の改良構成２１］
結晶性熱可塑性樹脂がポリ−α−オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂から選ばれる１種以上であることを特徴とする長繊維及び板状の無機フィラーで強化された「柱状体の基本構成２」に記載の結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
【００２８】
［柱状体の改良構成２２］
ポリ−α−オレフィン樹脂がα−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする長繊維及び板状の無機フィラーで強化された「柱状体の基本構成２」及び「柱状体の改良構成２１」に記載の結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
【００２９】
［柱状体の改良構成２３］
α−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体がポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ−１−ブテン樹脂、ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂、プロピレン−エチレン共重合体樹脂及びプロピレン−１−ブテン共重合体樹脂から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成２」並びに「柱状体の改良構成２１」及び「柱状体の改良構成２２」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
【００３０】
［柱状体の改良構成２４］
無機繊維が平均直径４〜３０μｍでフィラメント集束本数４００〜１００００本のガラス繊維、ロックウール、石英繊維、石綿繊維及び金属ウィスカーから選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成２」及び「柱状体の改良構成２１」〜「柱状体の改良構成２４」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
【００３１】
［柱状体の改良構成２５］
板状の無機フィラーが雲母、タルク及びガラスフレークから選ばれる１種以上であることを特徴とする「柱状体の基本構成２」及び「柱状体の改良構成２１」〜「柱状体の改良構成２４」に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
【００３２】
［結晶性熱可塑性樹脂マトリックス］
本発明の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体（ＬＦＴＰ）を構成する結晶性熱可塑性樹脂マトリックス用の樹脂としては下記のものを例示できる：
・ポリ−α−オレフィン樹脂：
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ−１−ブテン樹脂、ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂、プロピレン−エチレン共重合体樹脂及びプロピレン−１−ブテン共重合体樹脂の１種以上；
・ポリエステル樹脂：
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリエチレンテレフタレートイソフタレートの１種以上；
・ポリアミド樹脂（ナイロン）：
ポリアミド−６、ポリアミド−７、ポリアミド−６６、ポリアミド−６１０、ポリアミド−１１及びポリアミド−１２；
・ポリアセタール；
・ポリウレタン；
・上記の２種以上からなる組成物及び２種以上からなるポリマーアロイ。
【００３３】
樹脂がポリオレフィン（ポリ−α−オレフィン）の様に分子末端に無機繊維特にガラス繊維に対する界面接着性を付与する為の反応性官能基又は極性官能基を有しない場合には、樹脂を不飽和酸又はその酸無水物等の誘導体で改質する方策及び／又は不飽和酸で改質された重合体を非改質樹脂に必要量配合する方策等を施すことが有用である。
【００３４】
［樹脂の改質剤］
上記の改質剤として用い得る不飽和酸は通常は脂肪族不飽和酸であって例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、シトラコン酸及びメサコン酸から選ばれる１種以上であって、好ましくはマレイン酸である。
【００３５】
また、改質剤として用い得る不飽和酸無水物等の誘導体は通常は脂肪族不飽和酸無水物であって例えば無水マレイン酸及び無水イタコン酸から選ばれる１種以上であって、好ましくは無水マレイン酸（マレイン酸無水物）である。
【００３６】
［無機繊維］
本発明の柱状体（ＬＦＴＰ）を構成する無機繊維としては各種の無機材料から形成されたものを用いることができる。無機繊維は例えば、ガラス繊維、岩綿（ロックウール）、石綿、石英繊維、金属繊維、ウィスカー（ホイスカー）及び炭素繊維であってもよい。それらの中で、その性状及び入手容易性等の点で通常的にはガラス繊維である。このガラス繊維は樹脂強化用として通常的に製造されて市販されているガラスロービングであって、通常的にはその平均繊維径４〜３０μｍ、フィラメント集束本数４００〜１００００本及びＴｅｘ番手３００〜２００００のものであるが、好ましくは平均繊維径９〜２３μｍのものである。必要に応じて、これらのガラスロービングを合糸して用いることもできる。
【００３７】
本発明の柱状体を構成する板状の無機フィラーの表面には特にマトリックス樹脂に対する界面接着性付与又は向上の為に何等かの処理が施されてることが好ましい。
【００３８】
［板状の無機フィラー］
本発明の柱状体（ＬＦＴＰ）を構成する板状の無機フィラーは下記の形状特性が充足される無機板状体である限り特には制限されず、広範な種類のものから選択し得る。通常的には、雲母（マイカ）、タルク及びガラスフレーク等から１種以上を用途に応じて選択使用することができる。これらの中で好ましい板状フィラーは雲母である。
【００３９】
［板状の無機フィラーの形状特性］
本発明の柱状体を構成する板状フィラーはその板状結晶の平均直径通常０．５〜２００μｍ、好ましくは１〜１００μｍであって、その平均直径（Ｄ）と平均厚さ（Ｔ）との比（Ｄ／Ｔ：平均アスペクト比）通常１０以上、好ましくは１２〜４０のものである。平均アスペクト比８以下の板状フィラーは柱状体からなる成形品に十分な「反り変形抑制効果」及び「ヒケ変形抑制効果」を発揮し得ない。
【００４０】
ここで「平均直径」とは最大直径と最小直径との相加平均値であり、平均厚さとは最大厚さと最小厚さとの相加平均値をいう。
［板状の無機フィラーの表面特性］
本発明の柱状体を構成する板状の無機フィラーの表面には特にマトリックス樹脂に対する界面接着性付与又は向上の為に何等かの処理が施されてることが好ましい。
【００４１】
［ＬＦＴＰの製造］
本発明の長繊維で強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体（ＬＦＴＰ）を作製する為の複合体は例えば下記の手順で製造することができる：
［図面に基づく説明］
以下に、図１を参照して説明する：
▲１▼マトリックス用の結晶性熱可塑性樹脂及び板状の無機フィラーのそれぞれ所定量をヘンシェルミキサー（商品名；不図示）に装入して攪拌混合した後に、混合物を押出機１の第１原料供給口２から供給して温度１５０〜３００℃で溶融混練する。押出機１は一軸型でも二軸型でも用い得る。
【００４２】
次に該溶融混練物を該押出機１の押出バレル６下流端に装着された含浸ダイス９内でガラスロービング原反７から別途供給されたガラスロービング８と合流させて該ガラスロービング８の各モノフィラメント間に溶融樹脂マトリックスと板状フィラーとを含浸させ、該ダイス９からストランド状に押出す。該ストランドを冷却槽１０へ導入して水で常温に冷却した後にストランド用カッター１１で長さ約３〜２０ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＴＰ；ペレット）を作製する。
▲２▼マトリックス用の結晶性熱可塑性樹脂だけを押出機１の第１原料供給口２（通常の原料供給口）から供給し、板状の無機フィラーを該押出機１の第２原料供給口３から供給して▲１▼におけると同温度で溶融混練を行なう。押出機Ａは一軸型でも二軸型でも用い得る。
【００４３】
次に該溶融混練物を該押出バレル６の下流端に装着された含浸ダイス９内でガラスロービング原反７から別途供給されたガラスロービング８と合流させて該ガラスロービング８の各モノフィラメント間に溶融樹脂マトリックスと板状フィラーとを含浸させ、該ダイス９からストランド状に押出す。該ストランドを冷却槽１０へ導入して水で常温に冷却した後にストランド用カッター１１で長さ約３〜２０ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＴＰ；ペレット）を作製する。
▲３▼マトリックス用の結晶性熱可塑性樹脂だけを押出機１の第１原料供給口２（通常の原料供給口）から供給し、▲１▼におけると同温度で溶融させる。押出機１は一軸型でも二軸型でも用い得る。
【００４４】
次に該溶融物を該押出機バレル６の下流端に装着された含浸ダイス９内でガラスロービング原反７から別途供給されたガラスロービング８と合流させて該ガラスロービングの各モノフィラメント間に溶融樹脂マトリックスを含浸させ、該ダイス９からストランド状に押出す。該ストランドを冷却槽１０へ導入して水で常温に冷却した後にストランド用カッター１１で長さ約３〜２０ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＰ；ペレット）を作製する。
【００４５】
このガラス長繊維だけで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体（ＬＦＰ）と別途に作製された板状の無機フィラーだけで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体（ＴＰ）とを例えばドライブレンドする。
【００４６】
［他の添加剤］
本発明の柱状体（ＬＦＴＰ）を構成する複合体には、必要に応じて各種の下記添加剤を１種以上配合することができる：
・酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤、樹脂状破壊防止剤、帯電防止剤、潤滑剤、可塑剤、離型剤、難燃剤（耐炎剤）、難燃助剤及び結晶化促進剤（造核剤；結晶化核剤）並びに染料及び顔料等。
【００４７】
これらの添加剤はマトリックスとなる上記の結晶性熱可塑性樹脂に予め配合された形で用いてもよく、マスターバッチの形で用いてもよい。
［成形品の作製］
本発明のＬＦＴＰを用いて成形品を作製する場合には、成形手段として各種の成形機を用いることができる。この場合に留意すべき点は成形時の強化用繊維の開繊性を低下させないと共に、強化用繊維の折損を生じない条件を選択することであって具体的には下記の通りである：
・低圧縮比スクリューを選ぶ（高圧縮比スクリューを避ける）
・低スクリュー回転数で成形する
・低射出速度で成形する
・背圧をかけない様な条件を選ぶ
・ノズルの直径及び構造並びにゲートの直径及び構造を選択する。
【００４８】
【実施例】
以下に、実施例及び比較例を参照して本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【００４９】
本発明の効果を評価する為の試験法としての面衝撃強度、反り変形量及びヒケ変形量測定は次記の通りに行なった：
＊面衝撃強度：
角形平板（たて５０ｍｍ×よこ５０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）試験片を作製する。
作製条件：射出圧力をサイドゲートによって内圧を３００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるように制御した。得られた角形平板を温度２３℃、ＲＨ５０％の条件に４８ｈ置いて状態調節を行なった。
【００５０】
次に、衝撃試験機［ＤｙｎａｔｕｐＩｍｐａｃｔＴｅｓｔＭａｃｈｉｎｅＧＲＣ８２５０１ＧＲＣ７３０−Ｉ（ＧｅｎｅｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈ社製）］に試験片を設置して面衝撃試験を行なった。観測されたトータルエネルギー量（ｋｇ−ｃｍ）を面衝撃強度とした。
【００５１】
測定条件：タップ径１／２’’Ｒ、受け台（直径）１．５’’、ハンマーウェイト２．９ｋｇｆ、高さ１ｍ、落下速度４ｍ／ｓｅｃ、温度２３℃。
＊反り変形量：
円形平板（直径１５０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）試験片を作製する。
作製条件：射出圧力をダイレクトゲートによって内圧を３００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるように制御した。得られた円形平板を温度２３℃、ＲＨ５０％の条件に４８ｈ置いて状態調節を行なった。
【００５２】
次に該試験片を水平な台の上に固定して水平面からの距離を「反り変形量」として測定する。異なる固定位置に応じて異なる変形量が観測される。この変動に対処する為に、試験片の固定位置を種々に変えてそれぞれの「反り変形量」を測定してその中で最大の値を「反り変形量」とする（単位：ｍｍ）。
＊ヒケ変形量：
リブ付き平板（図２参照；）試験片を作製する。
試験片形状：（基板：ＢＢ）たて１５０ｍｍ×よこ５０ｍｍ×厚さ３ｍｍ×（リブ：ＲＢ）高さ２０ｍｍ×リブ巾２ｍｍ。リブＲＢと基板ＢＢとの交差線（ＣＬ）上に曲率Ｒが付与されている。
作製条件：射出圧力をサイドゲートによって内圧３００ｋｇｆ／ｃｍ^２になるように制御した。得られたリブ付き平板を温度２３℃、ＲＨ５０％の条件に４８ｈ置いて状態調節を行なった。
【００５３】
次に該試験片をリブ下垂でコントレーサーＣＡ−４２に固定して基板上でリブに対向する位置に生じた凹所の深さを測定して「ヒケ変形量」とした（単位：μｍ）。
＊ポリアミド樹脂混合物の調製条件：
・樹脂混合物１：
非改質ポリプロピレン樹脂（単独重合体）［ＭＦＲ（２３０℃；２．１６ｋｇｆ）２ｇ／１０ｍｉｎ］粉体９９．２０重量％、改質剤である不飽和酸として無水マレイン酸０．５重量％、有機酸化物として１，３−ビス（ｔ−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼン０．１重量％、酸化防止剤として２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール０．１重量％及び滑剤としてステアリン酸カルシウム０．１重量％からなる混合物をヘンシェルミキサー（商品名；不図示）中で攪拌混合した。
【００５４】
該樹脂混合物を押出機１として二軸押出機（口径４５ｍｍ；Ｌ／Ｄ３０；原料供給口複数個設置）の第１供給口２から供給して温度２００℃で溶融混練後に押出造粒した。得られた改質ポリプロピレン（ＰＰ）はＭＦＲ１３０ｇ／１０ｍｉｎ及び改質剤グラフト率０．３％のものであった。
・樹脂混合物２：
ナイロン−６［ＭＦＲ１１０ｇ／１０ｍｉｎ（東レ社製）］、
雲母（マイカ；アスペクト比２０）、
タルク［アスペクト比１２（林化成社製）］及び
ガラスフレーク［アスペクト比３５（日本板硝子社製）］。
【００５５】
【実施例１】
樹脂混合物１（５７重量％）を押出機１の第１供給口２から定量供給し、雲母（１３重量％）を第２供給口３から定量供給しながらベント５から吸引下に溶融混練した後に押出バレル６下流端に装着された含浸ダイス９内へ連続的に供給する。他方、含浸ダイス９にガラスロービング原反７からガラスロービング８を供給しながら溶融樹脂をガラスロービングの各モノフィラメント間に十分に含浸させた複合体をストランド状に押出した。ここで、ガラスロービング８としては平均繊維径１７μｍ、フィラメント本数４０００本、Ｔｅｘ番手２３１０でポリプロピレン用のものを用いた。
【００５６】
押出されたストランドを冷却槽１０内で常温に水で冷却し、ストランド用カッター１１で長さ約１０ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＴＰ）を作製した。該柱状体中には全体基準でガラス繊維ａが３０重量％含有される様に設定した。
【００５７】
得られた柱状体を射出成形機に装入して所定の試験片を成形し（樹脂温度２５０℃、金型温度５０℃）、各種評価試験に供した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【比較例１】
押出機１の第１供給口２から樹脂混合物１（７０重量％）を供給し、ベント５から吸引下に溶融混練した後に含浸ダイス９へ連続的に供給する。他方、含浸ダイス９へはガラスロービング８を供給しながら溶融樹脂を該ガラスロービングの各モノフィラメント間に十分に含浸させた複合体をストランド状に押出した。
【００５９】
押出されたストランドを以後は実施例１と同様にして長さ１０ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＰ；ペレット）を作製した。該柱状体中には全体基準でガラス繊維ａが３０重量％含有される様に設定した。
【００６０】
得られた柱状体を射出成形機に装入して実施例１と同様にして所定の試験片を成形し、各種評価試験に供した。その結果を表１に併せて示す。
【００６１】
【比較例２】
押出機１の第１供給口２から樹脂混合物１（５５重量％）を、第２供給口３から雲母（実施例１のものと同一）１５重量％を、第３供給口４からガラス繊維ｂ（平均繊維径１３μｍのチョップトストランド）３０重量％をそれぞれ定量供給し、ベント５から吸引下に溶融混練した後に形成された複合体をストランド状に押出した。
【００６２】
押出されたストランドを以後は実施例１と同様にして長さ３ｍｍに切断して柱状体（ＳＦＴＰ；ペレット）を作製した。該柱状体中には全体基準でガラス繊維ｂが３０重量％含有される様に設定した。
【００６３】
得られた柱状体を射出成形機に装入して実施例１と同様にして所定の試験片を成形し、各種評価試験に供した。
また、得られた柱状体の一部分を蒸し焼き（６００℃×２ｈ）にして生じた灰分中の残存ガラス繊維の平均繊維長は０．４ｍｍであった。双方の結果を表１に併せて示す。
【００６４】
【比較例３】
押出機１の第１供給口２から樹脂混合物１（４５重量％）を、第２供給口３から雲母（実施例１のものと同一）２５重量％を、第３供給口４からガラス繊維ｂ（３０重量％）をそれぞれ定量供給し、ベント５から吸引下に溶融混練した後に形成された複合体をストランド状に押出した。
【００６５】
押出されたストランドを以後は実施例１と同様にして長さ３ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＴＰ；ペレット）を作製した。該柱状体中には全体基準でガラス繊維ｂが３０重量％含有される様に設定した。
【００６６】
得られた柱状体を射出成形機に装入して実施例１と同様にして所定の試験片を成形し、各種評価試験に供した。
また、得られた柱状体の一部分を比較例２におけると同様に処理した後に残存したガラス繊維の平均繊維長は０．３５ｍｍであった。双方の結果を表１に併せて示す。
【００６７】
【比較例４】
押出機１の第１供給口２から樹脂混合物１（６０重量％）を、第２供給口３から雲母（実施例１のものと同一；４０重量％）をそれぞれ定量供給し、ベント５から吸引下に溶融混練した後に形成された複合体をストランド状に押出した。
【００６８】
押出されたストランドを以後は実施例１と同様にして長さ３ｍｍに切断して柱状体（ペレット；ＴＰ）を作製した。得られた柱状体を射出成形機に装入して実施例１と同様にして所定の試験片を成形し、各種評価試験に供した。
【００６９】
【実施例２及び３並びに比較例５】
何れの実験例においても下記のそれぞれの処方で射出成形を行なって所定の各試験片を作製し、各種評価試験に供した。それらの結果を表１に併せて示す。
【００７０】
実施例２の処方：樹脂混合物１（６０重量％）、雲母（実施例１のものと同一；１０重量％）及びガラス繊維ａ（３０重量％）；
実施例３の処方：樹脂混合物１（６３重量％）、雲母（実施例１のものと同一；７重量％）及びガラス繊維ａ（３０重量％）；
比較例５の処方：樹脂混合物１（５０重量％）、雲母（実施例１のものと同一；２０重量％）及びガラス繊維ａ（３０重量％）。
【００７１】
【実施例４及び５並びに比較例６及び７】
何れの実験例においても下記のそれぞれの処方で射出成形を行なって所定の各試験片を作製し、各種評価試験に供した。それらの結果を表１に併せて示す。
【００７２】
実施例４の処方：樹脂混合物１（７０重量％）、雲母（実施例１のものと同一；１０重量％）及びガラス繊維ａ（２０重量％）；
実施例５の処方：樹脂混合物１（３０重量％）、雲母（実施例１のものと同一；１０重量％）及びガラス繊維ａ（１５重量％）；
比較例６の処方：樹脂混合物１（７５重量％）、雲母（実施例１のものと同一；１０重量％）及びガラス繊維ａ（１５重量％）。
【００７３】
比較例７の処方：樹脂混合物１（２０重量％）、雲母（実施例１のものと同一；１０重量％）及びガラス繊維ａ（７０重量％）。
【００７４】
【実施例６及び比較例８】
共通の複合体として樹脂混合物１、実施例１におけると同一の雲母及びガラス繊維を用いた処方（「共通複合体」）でストランドを作製した。
【００７５】
実施例６の柱状体（ＬＦＴＰ）：共通複合体のストランドを長さ５ｍｍに切断したもの；
比較例８の柱状体（ＳＦＴＰ）：共通複合体のストランドを長さ２ｍｍに切断したもの。
【００７６】
それぞれの柱状体を用いて実施例１と同様に射出成形し、所定の各試験片を作製した。それら試験片を各種の評価試験に供した。その結果を表１に示す。
【００７７】
【実施例７及び８】
実施例７では板状フィラーとしてタルクを用い、実施例８では板状フィラーとしてガラスフレークを用いる点を除いて実施例２と同量の樹脂混合物１及びガラス繊維ａを用いて実施例１におけると同様に複合体を形成させ、それらを切断して柱状体（ＬＦＴＰ）を作製した。
【００７８】
これらの各柱状体を射出成形することによって所定の試験片を作製し、それらを各種の評価試験に供した。それらの結果を表２に示す。
【００７９】
【実施例９】
前記の樹脂混合物２及びガラス繊維ｃを用いた点を除き実施例１におけると同一の雲母を同量用い、実施例１におけると同様にして柱状体（ＬＦＴＰ）を作製した。ここで、ガラス繊維ｃとしては平均繊維径１３μｍ、フィラメント本数４０００本及びＴｅｘ番手２３１０でポリアミド用のものを用いた。
【００８０】
得られた柱状体を用いて射出成形（樹脂温度２８０℃；金型温度８０℃）し、所定の評価用試験片を作製した。この試験片を各種の評価試験に供した。その結果を表２に示す。
【００８１】
【比較例９】
前記の樹脂混合物２及びガラス繊維ｄを用いた点を除き比較例２におけると同量の雲母を用い、比較例２におけると同様にして柱状体（ＳＦＴＰ）を作製した。ここで、ガラス繊維ｄとしては平均繊維径１３μｍのチョップトストランドを用いた。
【００８２】
得られた柱状体を用いて実施例９におけると同様に射出成形し、所定の評価用試験片を作製した。この試験片を各種の評価試験に供した。その結果を表２に示す。
【００８３】
【比較例１０】
前記の樹脂混合物２及びガラス繊維ｃを用いた点を除き実施例１におけると同量の雲母を用い、実施例１におけると同様にして柱状体（ＬＦＴＰ）を作製した。
【００８４】
得られた柱状体を用いて実施例９と同様に射出成形し、所定の評価用試験片を作製した。この試験片を各種の評価試験に供した。その結果を表２に示す。
【００８５】
【実施例１０】
樹脂混合物１（５７重量％）を押出機１の第１供給口２から定量供給し、ベント５から吸引下に溶融混練した後に押出バレル６下流端に装着された含浸ダイス９内へ連続的に供給する。他方、含浸ダイス９にガラスロービング８を供給しながら溶融樹脂をガラスロービングの各モノフィラメント間に十分に含浸させた複合体をストランド状に押出した。ここで、ガラスロービング８としては平均繊維径１７μｍ、フィラメント本数４０００本、Ｔｅｘ番手２３１０でポリプロピレン用のものを用いた。
【００８６】
押出されたストランドを以後は実施例１と同様にして長さ１０ｍｍに切断して柱状体（ＬＦＰ；ペレット）を作製した。該柱状体中には全体基準でガラス繊維が６０重量％含有される様に設定した。この柱状体（ＬＦＰ）と別途に作製された柱状体である長繊維不含で雲母２６重量％含有柱状体（ＴＰ）とを重量基準で１対１の割合にドライブレンドして柱状体混合物基準でガラス繊維含有量３０重量％及び雲母含有量１３重量％の柱状体混合物（ＬＦＴＰ）を得た。
【００８７】
得られた柱状体ブレンドを実施例１におけると同様に射出成形機に装入して所定の試験片を成形し、各種評価試験に供した。その結果を表２に示す。
［評価結果の所見］
（１）本発明の柱状体（ＬＦＴＰ）を用いた実施例１における試験片はガラス繊維だけを配合した柱状体（ＬＦＰ）を用いた比較例１における試験片に比して大幅に改善された「反り変形量」及び「ヒケ変形量」を示した。
・本発明の柱状体（ＬＦＴＰ）を用いた実施例１における試験片は比較例４における試験片（「ＴＰ」から作製）に比して面衝撃強度及び「ヒケ変形量」において大幅に改善されている。
・比較例４の試験片はガラス繊維を配合せずに雲母４０重量％だけを配合したものであって実施例１の試験片と「反り変形量」においてだけは同等であった。
・本発明の柱状体（ＬＦＴＰ）を用いた実施例１における試験片は比較例２における試験片（「ＳＦＴＰ」から作製）に比して面衝撃強度及び「ヒケ変形量」において大幅に改善されている。
・比較例２における試験片は板状充填材の配合量を本発明の請求範囲に属する低配合量領域に選択したものであって、「反り変形量」においては実施例１における程には改善されていない。
・比較例３における試験片はガラス短繊維及び雲母を含有する柱状体（ＳＦＴＰ）から作製されたものであって雲母の配合量２５重量％では実施例１の試験片と略同等の低い「反り変形量」を示した。
（２）実施例２及び３並びに比較例５を対比してガラス繊維の配合量（３０重量％）に対する雲母の配合必要量を帰納すると、下記の事項が明らかになる：
・雲母の配合量７重量％及び１０重量％において「反り変形量」及び「ヒケ変形量」に大幅な向上が見られるが、比較例５におけるそれらには及ばない。
・「面衝撃強度」においては比較例５のそれを遥かに凌ぐ。
（３）実施例４及び５並びに比較例６及び７を対比して雲母の配合量（１０重量％）に対するガラス繊維の配合必要量を帰納すると、下記の事項が明らかになる：
・ガラス繊維の配合量２０重量％及び６０重量％において「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」に大幅な向上が見られる。
・ガラス繊維の配合量１５重量％（比較例５）においては「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても不十分である。
・ガラス繊維の配合量７０重量％（比較例７）においては造粒不能（柱状体作製不能）であった。
（４）実施例６と比較例８とにおいては平均繊維長の短いガラス繊維が柱状体中に存在する場合の臨界性が示されている。これらの例におけるガラス繊維の長さは実施例における長さよりも短い。
・平均ガラス繊維長５ｍｍ（実施例６）においては「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても改善されている。
・平均ガラス繊維長２ｍｍ（比較例８）においては「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても不十分である。
（５）実施例７及び８では板状充填材として実施例２における雲母に代えてタルク又はガラスフレークを配合した試験片を用いた。
・両実施例においては「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても実施例１におけると同等に改善されている。
（６）実施例９並びに比較例９及び１０においては結晶性熱可塑性樹脂としてポリアミド−６を配合した試験片を用いた。
・実施例９においては比較例１０（充填材としてガラス繊維だけを配合）に比して「反り変形量」及び「ヒケ変形量」が大幅に改善されている。
・比較例９においてはガラス短繊維が配合された試験片が用いられ、「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても実施例９におけるとは異なって殆ど改善されていない。
（７）実施例１０においては下記の柱状体（Ａ）と柱状体（Ｂ）との重量比で１対１のドライブレンドによる柱状体ブレンド（ＬＦＰ＋ＴＰ）から作製された試験片が用いられた。この柱状体ブレンドにおいては実施例１におけると同量の雲母とガラス繊維とが含有された。
柱状体（Ａ）：雲母不含でガラス繊維６０重量％含有柱状体（ＬＦＰ）
柱状体（Ｂ）：長繊維不含で雲母２６重量％含有柱状体（ＴＰ）
・「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても実施例１におけると同等に改善されていた。
（８）実施例１１においては結晶性熱可塑性樹脂としてポリアミド（ナイロン）−６６を用いると共に板状の無機フィラーとしてガラスフレーク（アスペクト比３５）を配合した結果、「面衝撃強度」においては実施例１におけると同等までに、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」においては実施例１におけるよりも大きなものの、実用上では殆ど問題を生じない水準までに改善されていた。
（９）実施例１２においては結晶性熱可塑性樹脂としてポリアミド（ナイロン）−６６を用いた外には板状の無機フィラーとして実施例１におけると同一の雲母を用いたことによって、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」においては実施例１におけると同等まで、更に「面衝撃強度」においては実施例１における効果を１０％上回る水準まで改善された。
【００８８】
【表１】

【００８９】
【表２】

【００９０】
【発明の効果】
本発明の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体（ＬＦＴＰ；長繊維だけで強化された柱状体と板状の無機フィラーだけで強化された柱状体とからなる柱状体混合物をも包含）から作製された成形品は「面衝撃強度」、「反り変形量」及び「ヒケ変形量」の何れにおいても格段に改善されている。その結果本発明のＬＦＴＰは遂に構造材の用途に使用可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のＬＦＴＰ製造装置の模式的断面工程図であってその押出機の下流端に含浸ダイスが装着されている。
【図２】図２は本発明のＬＦＴＰから作製された成形品の「ヒケ変形量」を測定する為に用いられるリブ付き平板状試験片の斜視図である。
【符号の説明】
１押出機
２成形原料の第１供給口
３成形原料の第２供給口
４成形原料の第３供給口
５吸引用ベント
６押出バレル
７ガラスロービング原反
８ガラスロービング
９含浸ダイス
１０冷却槽
１１ストランド用カッター
ＢＢヒケ変形量測定用試験片の基板
ＣＬヒケ変形量測定用試験片の基板とリブとの交差線
ＲＢヒケ変形量測定用試験片のリブ

Claims

結晶性熱可塑性樹脂マトリックス中に無機長繊維及び板状の無機フィラーが分散された複合体からなる柱状体であって、
無機繊維を複合体基準で２０〜６０重量％含有し各無機繊維の殆どが柱状体の長手方向に整列していると共に、実質的に柱状体の長さと同一の長さを有し、
該板状のフィラーがアスペクト比１０以上のものであって該複合体基準で５〜１３重量％含有されていることを特徴とする長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
結晶性熱可塑性樹脂がポリ−α−オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
ポリ−α−オレフィン樹脂がα−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
α−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体がポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ−１−ブテン樹脂、ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂、プロピレン−エチレン共重合体樹脂及びプロピレン−１−ブテン共重合体樹脂から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
無機繊維が平均繊維径４〜３０μｍでフィラメント集束本数４００〜１００００本のガラス繊維、ロックウール、石英繊維、石綿繊維及び金属ウィスカーから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
板状の無機フィラーが雲母、タルク及びガラスフレークから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体。
結晶性熱可塑性樹脂マトリックス中に無機長繊維が分散された複合体からなる柱状体であって、
各無機繊維の殆どが柱状体の長手方向に整列していると共に実質的に柱状体の長さと同一の長さを有する複合体からなる長繊維強化柱状体並びに結晶性熱可塑性樹脂マトリックス中に板状の無機フィラーが分散された複合体からなる板状体強化柱状体であって、該板状のフィラーがアスペクト比１０以上のものである柱状体から実質的に構成された柱状体混合物中に該無機長繊維を柱状体混合物基準で２０〜６０重量％含有すると共に該板状フィラーが該柱状体混合物基準で５〜１３重量％含有されていることを特徴とする長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
結晶性熱可塑性樹脂がポリ−α−オレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂及びポリアセタール樹脂から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項７に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
ポリ−α−オレフィン樹脂がα−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項７又は８に記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
α−オレフィンの単独重合体及び２種以上のα−オレフィンの共重合体がポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ−１−ブテン樹脂、ポリ−４−メチル−１−ペンテン樹脂、プロピレン−エチレン共重合体樹脂及びプロピレン−１−ブテン共重合体樹脂から選ばれる１種以上並びにそれらの２種以上からなる樹脂組成物から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項７〜９の何れかに記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
無機繊維が平均直径４〜３０μｍでフィラメント集束本数４００〜１００００本のガラス繊維、ロックウール、石英繊維、石綿繊維及び金属ウィスカーから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項７〜１０の何れかに記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。
板状の無機フィラーが雲母、タルク及びガラスフレークから選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項７〜１１の何れかに記載の長繊維及び板状の無機フィラーで強化された結晶性熱可塑性樹脂柱状体混合物。