JP5037820B2

JP5037820B2 - 長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法

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Publication number: JP5037820B2
Application number: JP2005375302A
Authority: JP
Inventors: 真彦富永
Original assignee: オーウェンスコーニング製造株式会社
Priority date: 2005-12-27
Filing date: 2005-12-27
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2025-12-27
Also published as: CN101365738A; CN101365738B; WO2007074877A1; JP2007177028A

Description

本発明は、機械的強度に優れ、かつ、外観のよい成形品を得るために用いられる長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法に関する。

ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂は、安価で軽量な材料であり、その成形加工の容易さから、汎用的に使用されている樹脂成形材料である。そして、その機械的物性、特に耐衝撃性を向上させるため、ポリオレフィン樹脂にガラス繊維等の強化繊維を含浸させて機械的物性を強化した長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料が知られている。

このような長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料は、例えば、マトリックス樹脂原料となるポリオレフィン樹脂を、押出機で可塑化して溶融させ、溶融したポリオレフィン樹脂を含浸ダイに充填させるとともに、回巻体等から引き出された強化繊維を含浸ダイ中に通過させることにより、強化繊維中に樹脂を含浸させ、これをノズルにより引き抜くことにより、所定の形状に賦型し連続強化繊維物を切断することで得られる。

一方、ポリオレフィン樹脂は、酸素、熱、光の作用による劣化等が生じやすく、これらの影響を受けて品質低下を受けやすい。そのため、例えば下記特許文献１に開示されているように、ポリオレフィン樹脂成形品には、ポリオレフィン樹脂の他に、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等を添加して、耐酸化劣化性、耐熱性、耐候性等の耐久性を向上させている。
特開平９‐２０７２３３号公報

長繊維強化ポリオレフィン成形材料の製造工程において用いるマトリックス樹脂の押出機としては、単軸押出機、及び２軸押出機が一般的なものとして知られている。そして、同量の溶融マトリックス樹脂を含浸ダイに供給するには、単軸押出機のほうが２軸押出機に比べて設備価格が安価であり、また、スクリュー構造が複雑ではないが故に、溶融樹脂材料の切り替え時の洗浄が素早く簡単にできるメリットがある。

しかしながら、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造において、押出機として単軸押出機を使用した場合、可塑化・溶融させたマトリックス樹脂を含浸ダイに充填する際、含浸ダイへのマトリックス樹脂の供給が不安定となって、充填不良等が発生しやすく、含浸ダイへのマトリックス樹脂の供給量を調整しにくいという問題があった。そのため、含浸ダイへの樹脂供給量が安定せず、開繊用のバー等に樹脂が行き渡らなくなることがあり、強化繊維の糸切れ等が生じ易くなり、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の生産性が劣るといった問題を有していた。

したがって、本発明の目的は、単軸押出機による含浸ダイへのマトリックス樹脂の充填供給を安定して行えるようにした、機械強度・耐久性に優れた長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法を提供することである。

本発明者は、上記目的を達成するにあたって、かかる樹脂供給量の低下や、不安定となる原因が、粉体状の酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の添加剤を使用することに起因するものであると考え検討したところ、これらの添加剤のうち、低融点のものを用いた際にかかる問題を引き起こしていることが特に多いことを見出した。

一方、比較的高融点の上記各種添加剤を使用した場合であっても、主原料であるポリオレフィン樹脂よりも融点が低いものが多いことから樹脂供給安定性は若干向上するものの不十分であり、やはりマトリックス樹脂の含浸ダイへの充填不良は生じやすかった。

また、樹脂製品の耐熱性、耐酸化劣化性等の耐久性を向上させるには、複数の添加剤を組み合わせて用いることが効果的であるため、低融点の添加剤が使用できないとなると、選定できる添加剤の種類が制限されてしまうことから、効果の面において著しい制限を受け、必要な性能を十分得られない場合があるため現実的ではない。

また、添加剤を含まないマトリックス樹脂を用いて長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料を製造することも考えられるが、耐酸化劣化性、耐熱性、耐候性等の耐久性に優れた成形品とするためには、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料と強化繊維を含まない希釈用ポリプロピレン樹脂とを混練・成形して成形品とする際に、必要とされる添加剤を配合する必要がある。しかしながら、長繊維強化ポリプロピレン樹脂成形材料と希釈用ポリプロピレン樹脂と添加剤とを混練して成形しようとすると、粒径等の相違により、添加剤が分級しやすく、成形品の生産性を損なうという問題があった。

そこで本発明者は、種々検討の結果、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の添加剤をポリオレフィン樹脂に予め溶融分散させてマスターバッチとして、これとベースとなるポリオレフィン樹脂とを混合して用いることで、上記単軸押出機での溶融マトリックス樹脂の含浸ダイへの充填が飛躍的に安定して行えることを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法は、ポリオレフィン樹脂組成物を単軸押出機にて可塑化溶融させて含浸ダイに充填し、この含浸ダイに強化繊維を通過させ、得られた長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッドを所定の長さに切断する長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法において、前記ポリオレフィン樹脂組成物として、ポリオレフィン樹脂からなるベース樹脂と、ポリオレフィン樹脂に該ポリオレフィン樹脂以外の添加剤を予め溶融分散させたマスターバッチとを含有し、前記添加剤が、融点１２５℃以下の低融点添加剤を含有するものである組成物を用いることを特徴とする。

本発明において、前記マスターバッチのポリオレフィン樹脂は、ＭＦＲが５〜４０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましい。これによれば、添加剤とポリオレフィン樹脂との混練性が良好となることから、マスターバッチ中の添加剤の含有量を高くすることができる。また、ペレタイズ等により、マスターバッチの形状、大きさ等を十分整えることができるため、ベース樹脂とマスターバッチとが混和しやすくなり、溶融マトリックス樹脂の含浸ダイへの充填が安定する。なお、ここでＭＦＲとは、ＪＩＳ‐Ｋ‐７２１０で規定されたメルフローレート値を意味し、２３０℃、荷重２．１６ｋｇｆにおけるシリンダーから流れる１０分間あたりの樹脂量を示す。このＭＦＲが高ければ、樹脂の粘度が低いことを意味する。

また、前記ベース樹脂のポリオレフィン樹脂は、ＭＦＲが２０〜２００（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましい。これによれば、強化繊維への含浸性が良好となり、機械強度に優れた長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料を得ることができる。

また、前記ベース樹脂のポリオレフィン樹脂及び前記マスターバッチのポリオレフィン樹脂は、ポリプロピレン系樹脂であることが好ましい。ポリプロピレン系樹脂は経済的及び汎用的であり、また、前記ベース樹脂のポリオレフィン樹脂及び前記マスターバッチのポリオレフィン樹脂とを、同種の樹脂とすることで、ベース樹脂とマスターバッチとが混和しやすくなり、溶融マトリックス樹脂の含浸ダイへの充填が安定する。

また、前記添加剤は、酸化防止剤、光安定剤及び紫外線吸収剤から選ばれた少なくとも１種以上であることが好ましい。上記添加剤を長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料に配合することで、最終製品として得られるポリオレフィン樹脂製品の耐熱性、耐酸化劣化性等の耐久性を向上させることができる。

また、前記マスターバッチは、前記ポリオレフィン樹脂以外の添加剤を１５〜５０質量％含有することが好ましい。更には、前記マスターバッチの添加剤は、前記低融点添加剤を３０〜１００質量％含有することが好ましい。更にまた、前記ポリオレフィン樹脂組成物は、前記ベース樹脂１００質量部に対し、前記マスターバッチを２〜３５質量部含有することが好ましい。

本発明によれば、長繊維強化ポリオレフィン成形材料の製造に際し、単軸押出機を用いて含浸ダイへのマトリックス樹脂の供給を安定して行うことができ、長繊維強化ポリオレフィン成形材料の製造コスト及びメンテナンスコストを低減できる。

そして、本発明によって得られる長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料は、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等の添加剤を含有する成形材料であることから、この成形材料を用いて樹脂成形品とする際、強化繊維を含有しない希釈用ポリオレフィン樹脂の他に、上記添加剤を配合する必要がない。すなわち、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料と、希釈用ポリオレフィン樹脂と、添加剤とを溶融混練して樹脂成形品を成形した場合、粒径等の相違により、添加剤が分級することがあるが、本発明によれば、添加剤を配合しなくとも、上記長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料と、希釈用ポリオレフィン樹脂とを混練・成形することで、耐酸化劣化性、耐熱性、耐候性等の耐久性の良好な樹脂成形品とすることができ、分級が生じにくく、樹脂成形品の生産性を損なうことがない。

本発明の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法は、マトリックス樹脂となるポリオレフィン樹脂組成物を単軸押出機にて可塑化溶融させて含浸ダイに充填し、この含浸ダイに強化繊維を通過させ、得られた長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッドを所定の長さに切断することである。

強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、芳香族ポリアミド繊維等の高融点繊維等がいずれも使用できる。これらの強化繊維は、通常公知の集束剤で１００〜１００００本、好ましくは４００〜６０００本集束させて、繊維束として用いる。これらの強化繊維の中では、得られる長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の強度や価格等を考慮すると、ガラス繊維であることが好ましい。また、強化繊維の繊維径は、６〜３０μｍが好ましく、より好ましくは９〜２３μｍである。

本発明の強化繊維のマトリックス樹脂として用いる上記ポリオレフィン樹脂組成物（以下、「マトリックス樹脂」と記す）は、ポリオレフィン樹脂からなるベース樹脂と、ポリオレフィン樹脂に融点１２５℃以下の低融点添加剤を含む添加剤を予め溶融分散させたマスターバッチとを含有する組成物であり、ベース樹脂１００質量部に対し、マスターバッチを２〜３５質量部含有する組成物であることが好ましい。マスターバッチの含有量が前記値で２未満であると、添加剤の効力が得られにくく、効力を得るためにはマスターバッチ中の添加剤含有率を増加する必要があるが、マスターバッチ化自体が困難となるために好ましくなく、また、マスターバッチの含有量が前記値で３５質量部を超えると、材料コストが増加する傾向にあるため好ましくない。

上記ベース樹脂のポリオレフィン樹脂（以下、「ベースポリオレフィン樹脂」と記す）としては、エチレン、プロピレン、ブテン、４−メチルペンテン等の単独重合体並びに共重合体、酢酸ビニル、アクリル酸、アクリル酸エステル、無水マレイン酸等の極性モノマーとのランダム、ブロック又はグラフト共重合体等が挙げられ、なかでも、経済的及び汎用的という理由からポリプロピレンの単独重合体、ポリプロピレン樹脂と無水マレイン酸とのグラフト重合体が好ましい。

また、ベースポリオレフィン樹脂のＭＦＲは、２０〜２００（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましい。ＭＦＲが２０（ｇ／１０ｍｉｎ）未満であると強化繊維への含浸性が劣り、２００（ｇ／１０ｍｉｎ）を超えると含浸性は良好であるが、分子量低下により樹脂自体の強度が低下し、得られる長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の強度が劣るため好ましくない。

本発明のマトリックス樹脂に用いるマスターバッチとしては、ポリオレフィン樹脂に、該ポリオレフィン樹脂以外の添加剤を予め溶融分散させたものを用いる。

上記マスターバッチのポリオレフィン樹脂（以下「ＭＢポリオレフィン樹脂」と記す）としては、特に限定はなく、ベースポリオレフィン樹脂と同様のものが使用でき、ベースポリオレフィン樹脂と同じ種類の樹脂であることが好ましく、ベースポリオレフィン樹脂及びＭＢポリオレフィン樹脂がポリプロピレン系樹脂であることがより好ましい。ポリプレピレン系樹脂は経済的及び汎用的であり、また、加工温度条件や、ＭＦＲの選択肢も広いため、上記マスターバッチを作成する際の押出混練が容易に行える。そして、ベースポリオレフィン樹脂とＭＢポリオレフィン樹脂とを、同系統の樹脂とすることで、ベース樹脂とマスターバッチとが混和しやすくなり、溶融マトリックス樹脂の含浸ダイへの充填が安定する。

また、ＭＢポリオレフィン樹脂のＭＦＲは、５〜４０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることが好ましく、１０〜３０（ｇ／１０ｍｉｎ）であることがより好ましい。上記ＭＢポリオレフィン樹脂のＭＦＲが５（ｇ／１０ｍｉｎ）未満であると、ベースポリオレフィン樹脂とのＭＦＲ値の差が大きくなり、マスターバッチがベースポリオレフィン樹脂中に分散し難くなり、マスターバッチに含有している添加剤が長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料中に均一に分散し難くなる。また、ＭＦＲが４０（ｇ／１０ｍｉｎ）を超えると、マスターバッチ作成の混練時に練りが不充分となるので、添加剤含有量を高くすることができない。その結果、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料中に所要量の添加剤を含有させるためには、マスターバッチの使用量を多くすることが必要となるため、コスト的に不利となる。更には、マスターバッチ作成のための押出混練時において、マスターバッチを作製するダイスからの溶融押出ロッドの太さが不均一になったり、細くなりすぎたりしてペレタイズ（切断）が十分行えず、マスターバッチの大きさや形状が不均一となりやすいので、計量性に劣る上に、形状がばらつき、形状の差が大きくなるとベースポリオレフィン樹脂との混ざりが悪くなるため、得られる長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料において添加剤含有量にばらつきが生じやすくなる。

本発明のマスターバッチに用いる添加剤とは、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤等であり、これらの添加剤のうち、融点１２５℃以下、より好ましくは融点１００℃以下の低融点添加剤（以下、「低融点添加剤」と記す）が含まれていることを必須とし、低融点添加剤の他に、融点１２５℃超、より好ましくは融点１５０℃以上の高融点添加剤（以下、「高融点添加剤」と記す）を併用してもよい。複数の異なる融点を有する酸化防止剤を組み合わせて用いることで、ポリオレフィン樹脂製品の耐酸化劣化性等の耐久性を効果的に向上させることができる。

マスターバッチに用いる添加剤は、低融点添加剤を、３０〜１００質量％含有するものであることが好ましく、３０〜７０質量％含有するものであることがより好ましい。低融点添加剤の含有量が３０質量％未満であると、高融点添加剤との併用による耐久性向上等の効果が得られにくくなり、添加剤の効果が不十分となる場合がある。

そして、マスターバッチの上記添加剤含有率は、１５〜５０質量％であることが好ましく、２０〜４０質量％であることがより好ましい。マスターバッチの添加剤含有率が１５質量％未満であると、マスターバッチの使用量が多くなることから、材料コストが増加する傾向にあり、５０質量％を超えると、マスターバッチ化が困難となり、また、マスターバッチとしての安定性が劣るため好ましくない。

低融点添加剤としての酸化防止剤（融点１２５℃以下のもの）は、２，６‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐ｐ‐クレゾール、２，２'‐メチレンビス‐（４−エチル‐６‐ｔｅｒｔ−ブチルフェノール）、２，６‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐エチルフェノール、ｎ‐オクタデシル‐３‐（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシフェニル）プロピオネート、テトラキス〔メチレン‐３−（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ−ブチル‐４‐ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕メタン、トリエチレングリコールビス〔３‐（３‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシ‐５‐メチルフェニル）プロピオネート〕、ペンタエリストールテトラキス〔３‐（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、チオジエチレン‐ビス〔３‐（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシフェニル）プロピオネート〕、２，４‐ジメチル‐６‐（１‐メチルペンタデシル）フェノール、４，６‐ビス（オクチルチオメチル）‐ｏ−クレゾール、エチレンビス（オキシエチレン）ビス〔３‐（５−ｔｅｒｔ−ブチル‐４‐ヒドロキシ‐ｍ‐トリル）プロピオネート〕、ヘキサメチレンビス〔３‐（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシフェニル）〕プロピオネート、２，６‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐（４，６‐ビス（オクチルチオ）‐１，３，５‐トリアジン‐２‐イルアミノ）フェノール、ジエチル［〔３，５‐ビス（１，１‐ジメチルエチル）‐４‐ヒドロキシフェニル〕メチル］ホスフォネート等のヒンダードフェノール系酸化防止剤；ジラルリルチオプロピオネート、ジステアリルチオジプロピオネート、ジミリスチルチオジプロピオネート、ジトリデシルチオジプロピオネート等のチオエーテル系酸化防止剤；ビス〔２，４‐ビス（１，１‐ジメチルエチル）‐６‐メチルフェニル〕エチルエステル亜リン酸、テトラキス（２，４‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）〔１，１‐ビフェニル〕‐４，４'‐ジイルビスホスフォナイト、トリノニルフェニルホスフォナイト、トリフェニルホスフォナイト等のリン系酸化防止剤；ジドデシル‐３，３'‐チオジプロピオネート、ジテトラデシル‐３，３'‐チオジプロピオネート、ジオクタデシル‐３，３'‐チオジプロピオネート等のイオウ系酸化防止剤が挙げられ、なかでも、ヒンダードフェノール系酸化防止剤と併用した場合、熱安定性の相乗効果及び耐久性等の向上効果が高いという理由から、チオエーテル系酸化防止剤が好ましく、特に好ましくは、ジミリスチル‐３，３'‐チオジプロピオネート、ジラウリル‐３，３'‐チオジプロピオネート、及びジステアリル‐３，３'‐チオジプロピオネートである。

低融点添加剤としての紫外線吸収剤（融点１２５℃以下のもの）は、２‐（３，５‐ジ‐ｔ‐アミル‐２‐ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２‐２’‐ヒドロキシ‐５’‐ｔ‐オクチルフェニル）ベンゾトリアゾール等が挙げられる。

低融点添加剤としての光安定剤（融点１２５℃以下のもの）は、ビス（２，２，６，６‐テトラメチル‐４‐ピペリジル）セバケート等が挙げられる。

高融点添加剤としての酸化防止剤（融点１２５℃を超えるもの）は、４，４'‐チオビス‐（６‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐３‐メチルフェノール）、４，４'‐ブチリデンビス‐（６‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐３‐メチルフェノール）、２，２'‐メチレンビス‐（４‐メチル‐６‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェノール）、１，１，３'‐トリス（２‐メチル‐４‐ヒドロキシ‐５‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェノール）ブタン、Ｎ，Ｎ'‐ヘキサン‐１，６'‐ジイルビス〔３‐（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシフェニルプロピオナミド）、３，３'，３''，５，５'，５''‐ヘキサ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐ａ，ａ'，ａ''‐（メシチレン‐２，４，６‐トリイル）トリ‐ｐ‐クレゾール、１，３，５‐トリス〔３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシベンジル〕‐１，３，５‐トリアジン‐２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）‐トリオン、１，３，５‐トリス〔（４‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐３‐ヒドロキシ‐２，６‐キシリル）メチル〕‐１，３，５‐トリアジン‐２，４，６（１Ｈ，３Ｈ，５Ｈ）‐トリオン、２'，３‐ビス〔３‐（３，５‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチル‐４‐ヒドロキシフェニル）プロピオニル〕プロピオノヒドラジド等のヒンダードフェノール系酸化防止剤；トリス（２，４‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ホスフォナイト、ビス（２，４‐ジ‐ｔｅｒｔ‐ブチルフェニル）ペンタエリスリトールジホスフォナイト等の、リン系酸化防止剤が挙げられ、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とリン系酸化防止剤との組合せが好ましい。

高融点添加剤としての紫外線吸収剤（融点１２５℃を超えるもの）は、２‐（５‐メチル‐２‐ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２‐［２‐ヒドロキシ‐３，５‐ビス（α，αジメチルベンジル）フェニル］‐２Ｈ‐ベンゾトリアゾール、２‐（３，５‐ジ‐ｔ‐ブチル-２‐ヒドロキシフェニル）ベンゾトリアゾール、２‐（３‐ｔ‐ブチル‐５‐メチル‐２-ヒドロキシフェニル）‐５‐クロロベンゾトリアゾール、２-（３，５‐ジ‐ｔ‐ブチル２‐ヒドロキシフェニル）‐５‐クロロベンゾトリアゾール等が挙げられる。

高融点添加剤としての光安定剤（融点１２５℃を超えるもの）は、２‐（３，５‐ジ‐ｔ‐ブチル４‐ヒドロキンベンジル）‐２‐ｎ‐ブチルマロン酸ビス（１,２,２,６,６‐ペンダメチル‐４‐ピペリジル）、２,４‐ジ‐ｔ‐ブチルフェニル‐３,５‐ジ‐ｔ‐ブチル４‐ヒドロキシベンゾエート等が挙げられる。

また、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤以外の添加剤としては、例えば、難燃剤、金属不活性剤、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸アルミニウム、ステアリン酸リチウム、ラウリン酸亜鉛、ラウリン酸バリウム、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸バリウム、ｐ−ｔ−ブチル安息香酸亜鉛等の金属石鹸、ハイドロタルサイト等の酸中和剤、分散剤、滑剤、帯電防止剤、可塑剤、離型剤、結晶化促進剤（増核剤）、防曇剤、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム等のアルカリ土類金属化合物、発泡剤、架橋剤、抗菌剤、防藻剤、防かび剤等の樹脂改質剤、カーボンブラック、硫化亜鉛、顔料、染料等の着色剤、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、クレー、グラファイト、ガラスフレーク等の粒子状充填剤、セルロース、竹繊維、アラミド繊維等の有機系充填剤、チタン酸カリウム等のウイスカー等が挙げられ、融点１２５℃以下の添加剤と１２５℃超の添加剤とを適宜選択して使用することができる。

また、本発明で使用するマトリックス樹脂には、上記ベース樹脂と、上記マスターバッチの他に、マスターバッチ化していない低融点添加剤や高融点添加剤等を更に含んでいてもよいが、上記ベース樹脂と、上記マスターバッチとからなる樹脂組成物であることが好ましい。

本発明において、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料は例えば、図１に示すような工程によって製造することができる。

まず、図示しない回巻体から引き出した連続した強化繊維１を含浸ダイ５に導入し、単軸押出機３から供給された上記組成からなるマトリックス樹脂（ポリオレフィン樹脂組成物）の溶融物中に強化繊維１を含浸させる。ここで、単軸押出機３では、ホッパー４から一定量のマトリックス樹脂が供給されており、供給されたマトリックス樹脂はここで溶融混練され、溶融樹脂供給経路２から含浸ダイ５に溶融マトリックス樹脂を充填供給する。上記組成からなるマトリックス樹脂は、単軸押出機３での溶融混練時において、溶融した樹脂の流動性が良いので、単軸押出機３での含浸ダイ５への溶融樹脂の充填供給を安定して行える。

次いで、溶融したマトリックス樹脂中に含浸した強化繊維１を、ノズル６を通して引き出す。これによって強化繊維１に付着した余分なマトリックス樹脂が除去され、所定の繊維含有率で、かつ所定の形状に賦形された所望の長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッド７が得られる。そして、この長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッド７を、冷却槽８で冷却し、引き取り機９で引き取る。引き取られた長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッド７は、回転式切断刃の付いたペレタイザー１０で所定の長さに切断され、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料１１が得られる。

このようにして得られた長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料は、マトリックス樹脂中であるポリオレフィン樹脂中に強化繊維が実質的に同一長さでかつ同一方向に並行配列して含有している。そして長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の形状としては、線材状又はペレット状が好ましい。ここで、強化繊維が実質的に同一長さでかつ同一方向に並行配列して含有されているとは、強化繊維の大部分が同一方向に並列してほぼ平行に配列されている状態であって、一部の繊維が部分的に湾曲していたり、お互いに絡み合っていたりしてもよい状態を意味する。

長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の繊維含有率は、特に限定されないが、２０〜８０質量％であることが好ましく、より好ましくは３０〜７５質量％である。繊維含有率が２０質量％未満であると、強化繊維による補強効果が十分得られず、８０質量％を超えるとマトリックス樹脂の含浸性が劣りやすく、後述するノズルの引き抜き工程において毛羽や断線等が生じやすくなるので、生産性が劣る。

また、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の平均径は、０．３〜３．５ｍｍであることが好ましく、０．４〜３ｍｍがより好ましい。平均径が０．３ｍｍ未満であると上記成形材料の嵩密度が小さくなるので輸送供給性が劣り、平均径が３．５ｍｍを超えると、射出成形によって成形する際、強化繊維の分散性が劣りやすい。

また、長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の長さは、特に限定されないが、３〜２５ｍｍであることが好ましく、４〜２０ｍｍがより好ましい。長さが３ｍｍ未満であると、ペレタイザー１０等で切断する際、割れが発生しやすく、更には、繊維強化の効果が発現しにくくなり、長さが２５ｍｍを超えると、射出成形によって成形する際に、成形機への供給が困難となったり、強化繊維の分散や流動性の低下を招く恐れがある。

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。しかし、これらの実施例は本発明の実施態様を具体的に説明するものであり、本発明の範囲を限定するものではない。

［実施例１］
下記表１に示す原料を用い、表２の配合比で調整した調合例１のマトリックス樹脂を、スクリュー径６５ｍｍの単軸押出機を用い、スクリュー回転数５０ｒｐｍにて２８０℃で溶解し、溶融マトリックス樹脂を含浸ダイに供給して、マトリックス樹脂の供給安定性を観察した。なお、実施例１において、酸化防止剤Ａ，Ｂは、ポリプロピレン樹脂Ｂに溶融分散させて、マスターバッチ（酸化防止剤の含有量が２５質量％）として用いた。

樹脂供給安定性は、○：[単軸押出機から一定の樹脂が含浸ダイに供給される]、△：［単軸押出機から○と同じスクリュー回転数で樹脂供給量が少ない、又は、樹脂供給量が多くなったり少なくなったり変動する］×：［単軸押出機から樹脂が全く供給されない］の３段階で評価した。評価結果を表２に合わせて記す。

［実施例２］
表１に示す原料を用い、表２の配合比で調整した調合例２のマトリックス樹脂を用いた以外は、実施例１と同様にして、マトリックス樹脂の供給安定性を観察した。なお、実施例２において、酸化防止剤Ｂ、Ｃは、ポリプロピレン樹脂Ｂに溶融含浸させて、マスターバッチとして用いた。

［比較例１］
酸化防止剤Ａ，Ｂをマスターバッチ化せず、ベース樹脂となるポリプロピレン樹脂Ａにそのまま添加し、表２の配合比で調整した調合例３のマトリックス樹脂を用いた以外は実施例１と同様にして含浸ダイに溶融マトリックス樹脂を供給し、マトリックス樹脂の供給安定性について観察した。

［比較例２］
酸化防止剤Ｂ，Ｃをマスターバッチ化せず、ベース樹脂となるポリプロピレン樹脂Ａにそのまま添加し、表２の配合比で調整した調合例４のマトリックス樹脂を用いた以外は実施例２と同様にしてマトリックス樹脂の供給安定性について観察した。

上記結果より、融点１２５℃以下の酸化防止剤を含む酸化防止剤をポリプロピレン樹脂に溶融分散してマスターバッチとして用いた実施例１、及び酸化防止剤として融点１２５℃以下の酸化防止剤と融点１２５℃超の酸化防止剤とを併用しこれらの酸化防止剤をポリプロピレン樹脂に溶融分散してマスターバッチとして用いた実施例２においては、単軸押出機による含浸ダイへの溶融マトリクス樹脂の供給を安定して行うことができた。

一方、融点１２５℃以下の酸化防止剤をマスターバッチ化せず、そのままベース樹脂となるポリプロピレン樹脂に添加して用いた比較例１においては、単軸押出機では含浸ダイへの樹脂を供給することができなかった。

また、酸化防止剤として融点１２５℃以下の酸化防止剤と融点１２５℃超の酸化防止剤とを併用しこれらの酸化防止剤をマスターバッチ化せず、そのままベース樹脂となるポリプロピレン樹脂に添加して用いた比較例２においても、低融点添加剤の量が低いにもかかわらず、含浸ダイへの樹脂の供給が不安定であった。

長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造工程を示す基本構成図である。

符号の説明

１：強化繊維
２：溶融樹脂供給経路
３：単軸押出機
４：ホッパー
５：含浸ダイ
６：ノズル
７：長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッド
８：冷却槽
９：引き取り機
１０：ペレタイザー
１１：長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料

Claims

ポリオレフィン樹脂組成物を単軸押出機にて可塑化溶融させて含浸ダイに充填し、この含浸ダイに強化繊維を通過させ、得られた長繊維強化ポリオレフィン樹脂ロッドを所定の長さに切断する長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法において、
前記ポリオレフィン樹脂組成物として、ポリオレフィン樹脂からなるベース樹脂と、ポリオレフィン樹脂に該ポリオレフィン樹脂以外の添加剤を予め溶融分散させたマスターバッチとを含有し、前記添加剤が、融点１２５℃以下の低融点添加剤を含有するものである組成物を用いることを特徴とする長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記マスターバッチのポリオレフィン樹脂は、ＭＦＲが５〜４０（ｇ／１０ｍｉｎ）である請求項１に記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記ベース樹脂のポリオレフィン樹脂は、ＭＦＲが２０〜２００（ｇ／１０ｍｉｎ）である請求項１又は２に記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記ベース樹脂のポリオレフィン樹脂及び前記マスターバッチのポリオレフィン樹脂は、ポリプロピレン系樹脂である請求項１〜３のいずれか１つに記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記添加剤は、酸化防止剤、光安定剤及び紫外線吸収剤から選ばれた少なくとも１種以上である請求項１〜４のいずれか１つに記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記マスターバッチは、前記添加剤を１５〜５０質量％含有する請求項１〜５のいずれか１つに記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記マスターバッチの添加剤は、前記低融点添加剤を３０〜１００質量％含有する請求項１〜６のいずれか一つに記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。
前記ポリオレフィン樹脂組成物は、前記ベース樹脂１００質量部に対し、前記マスターバッチを２〜３５質量部含有する請求項１〜７のいずれか一つに記載の長繊維強化ポリオレフィン樹脂成形材料の製造方法。