JP6884892B2 - 長い炭素繊維強化ポリプロピレン複合体 - Google Patents

Description

本発明は、優れた衝撃／剛性バランスを有する新たな炭素繊維強化ポリプロピレン複合体ならびにその調製、この複合体を含む物品、およびこの複合体の使用に関する。

強化ポリプロピレン複合体は周知であり、軽量と同時に良好な機械的特性に関する高度な要求が満たされるべきである自動車産業において、かなりよく適用されている。これらの複合体においてさまざまな繊維が試されて用いられてきたが、特に炭素繊維で強化されたポリプロピレンは低密度と良好な剛性および強度との両方を提供するため、よく選択される材料である。たとえばガラス繊維強化ポリプロピレンなどの代替的材料と比べて、炭素繊維材料が有利な点は主にその優れた強度対重量比である。

しかし、公知の炭素繊維強化複合体の共通の問題点は、たとえば自動車用物品などの最終物品を生産するために適用されるたとえば射出成形ステップなどの任意の溶融加工の際に、ある程度までの繊維の摩耗を制御できず、回避できないことである。この公知の材料が非常に複雑な構造−特性−加工相関を示し、とりわけ低い衝撃強度を示すことの結果として、それらの適用範囲が制限される。繊維強化ポリプロピレンの衝撃強度を改善するための公知の選択肢は、かなりの量のエラストマーを加えることであるが、それと同時に剛性および強度が低下する。

特許文献１は、ポリプロピレンと、炭素繊維と、カップリング剤としての極性修飾ポリプロピレンとを含む低密度炭素繊維強化ポリマー複合体を開示している。複合体の生産のために、不織布の形の炭素繊維が用いられ、繊維強化ポリマー複合体を生産するために用いられる炭素繊維の長さは１．５〜２００ｍｍの範囲である。しかしこの文献は、最終ポリプロピレン複合体における炭素繊維の長さに関してまったく触れていない。開示される材料の強度および衝撃性能は、どちらも不十分である。

特許文献２は、ポリプロピレンと、炭素繊維と、カップリング剤としての極性修飾ポリプロピレンと、付加的にエチレンおよびＣ４〜Ｃ８α−オレフィンに由来する単位を含むエラストマーコポリマー（ＥＣＰ：ｅｌａｓｔｏｍｅｒｉｃ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）とを含むポリプロピレン炭素繊維複合体を開示している。１０ｗｔ％のエラストマーを含有するポリプロピレン炭素繊維複合体の引張り特性は中程度であり、衝撃強度（ノッチなし）に対する値は開示されていない。ポリプロピレン複合体における炭素繊維の長さも開示されていない。

特許文献３より、ポリプロピレンと、炭素繊維と、カップリング剤としての極性修飾ポリプロピレンと、炭素繊維以外の繊維とを含む繊維強化ポリマー複合体が公知である。この文献は強化ポリマー複合体における炭素繊維の長さを開示しておらず、複合体を生産するために用いた炭素繊維の長さが１．５〜２００ｍｍの範囲であることのみを開示している。２０．１７ｗｔ％の炭素繊維および１０．２ｗｔ％のガラス繊維を含有するプロピレンポリマー複合体の剛性特性は良好であるが、衝撃性能は低い。

特許文献４より、ハイブリッドの長い繊維熱可塑性材料が公知であり、これは熱可塑性のベース材料に含浸したハイブリッド集成ロービングを含む。このハイブリッド集成ロービングは、たとえばガラス繊維などの複数の強化繊維と、相溶化剤の存在下で強化繊維と混合された複数の炭素繊維とを含む。繊維とマトリックス樹脂との優れた濡れおよび接着を確実にするために、相溶化剤が必要とされる。最終的な熱可塑性材料は、ガラス繊維および炭素繊維の両方の所望の特性を組み合わせている。しかし、ガラス繊維は炭素繊維よりも高密度であるため、最終的な物品は強化材料として炭素繊維のみを含有する物品よりも重量が重くなる。

したがって、炭素繊維強化ポリプロピレン複合体の技術分野において多くの開発作業が行われたが、優れた剛性および強度を提供すると同時にエネルギー吸収すなわち衝撃強度およびパンクチャーエネルギーの増加を提供する軽量材料が、なおも必要とされている。

本発明の知見は、複合体の粒子長と等しい平均繊維長を有する、長い炭素繊維を含む粒子状の炭素繊維強化ポリプロピレン複合体を用いることである。

欧州特許第３０９５８１９号 欧州特許第３０９５８１８号 欧州特許第３０９５８２０号 国際公開第２０１６０５７７３４号

したがって、本発明はポリプロピレン複合体に向けられたものであり、このポリプロピレン複合体は
ａ．複合体の総重量に基づいて３７．０〜９５．０ｗｔ％のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ：ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）であって、このポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は
ｉ．プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／または
ｉｉ．プロピレンコポリマー（ｃＰＰ）である、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）と、
ｂ．複合体の総重量に基づいて４．５〜５０．０ｗｔ％の炭素繊維（ＣＦ：ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｒｅ）と、
ｃ．複合体の総重量に基づいて０．５〜１３．０ｗｔ％の接着促進剤（ＡＰ：ａｄｈｅｓｉｏｎ ｐｒｏｍｏｔｅｒ）とを含み、
複合体に含まれる炭素繊維（ＣＦ）はロービングの形であり、かつ４．０〜１７．０ｍｍの範囲の平均繊維長を有し、複合体は粒子の形で存在し、成分ａ）およびｃ）は、１２．０〜２５０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のＩＳＯ １１３３に従って測定したメルトフローレート（ｍｅｌｔ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ）ＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有するポリマーマトリックス（ＰＭ：ｐｏｌｙｍｅｒ ｍａｔｒｉｘ）を形成し、複合体の平均粒子長は炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長に対応する。

定義されるポリプロピレン複合体は良好な剛性、強度、ならびに優れた衝撃強度およびパンクチャーエネルギーを提供し、さらに低密度であるため、たとえば自動車の分野などにおける多種多様の適用にこのポリプロピレン複合体を用いることが可能である。

ここで本発明についてより詳細に定義する。

ポリプロピレン複合体
特許請求されるポリプロピレン複合体は、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）と、炭素繊維（ＣＦ）と、接着促進剤（ＡＰ）とを含まなければならない。本発明によると、プロピレンベース材料（ＰＢＭ）は、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）もしくはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）であるか、またはポリプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）およびプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）の両方を含有する。本発明の意味において、「プロピレンコポリマー」という用語はプロピレンランダムコポリマー、異相コポリマー、およびそれらの混合物を包含する。ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）はポリマーマトリックス（ＰＭ）を形成し、これは連続的なポリマー相であり、その中に炭素繊維（ＣＦ）が分散される。

好ましくは本発明のポリプロピレン複合体は、複合体の総重量に基づいて４５．０〜９０．０ｗｔ％のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）と、複合体の総重量に基づいて９．５〜４５ｗｔ％の炭素繊維（ＣＦ）と、複合体の総重量に基づいて０．５〜１０．０ｗｔ％の接着促進剤（ＡＰ）とを含んでいる。

ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）内に、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）およびプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）の両方が存在することが可能である。

プロピレンベース材料（ＰＢＭ）がプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）のみを含み、プロピレンコポリマー（ｃＰＰ）を含んでいない実施形態が好ましい。

同等に好ましい実施形態においては、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）がポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の唯一のポリマーであり、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）は少なくとも１５０℃、好ましくは１６０℃から１７０℃の範囲のＩＳＯ １１３５７−３に従って測定した融解温度、および／またはプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）の総重量に基づいて４．０ｗｔ％以下、好ましくは０．１〜４．０ｗｔ％の範囲の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ：ｘｙｌｅｎｅ ｃｏｌｄ ｓｏｌｕｂｌｅ）含有量を有し、成分ａ）およびｃ）で形成されるポリマーマトリックス（ＰＭ）は１２．０〜２５０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、好ましくは１２．０〜２００．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、さらにより好ましくは１４．０〜１５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のメルトフローレートＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有する。

異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）がプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の唯一のポリマーであり、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）は異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の総重量に基づいて５．０ｗｔ％超、好ましくは１５．０〜５０．０ｗｔ％の範囲の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量、および／または異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の総重量に基づいて３０．０ｍｏｌ％以下のコモノマー含有量を有し、成分ａ）およびｃ）で形成されるポリマーマトリックス（ＰＭ）は１２．０〜２５０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、好ましくは１２．０〜２００ｇ／１０ｍｉｎの範囲、さらにより好ましくは１４．０〜１５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のメルトフローレートＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有する実施形態も有利である。

同様に好ましい実施形態においては、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の両方がポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）に含まれており、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）はそれぞれ、融解温度および／または低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量ならびにＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）値か、低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量および／またはコモノマー含有量ならびにＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）値に関する上記の特徴を満たす。

特に好ましい実施形態において、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）におけるプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）と異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）との重量比は１：５〜１：２５の範囲、さらにより好ましくは１：７〜１：２０の範囲である。

さらに別の実施形態において、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）はプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）であり、複合体の総重量に基づく炭素繊維（ＣＦ）の含有量は４．５〜２５．０ｗｔ％の範囲、好ましくは１０〜２０ｗｔ％の範囲である。

本発明によるポリプロピレン複合体に対しては、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）が複合体中の唯一のポリマー化合物であることが好ましい。特に、本発明のポリプロピレン複合体は、たとえばポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）に最終的に存在するもの以外のエチレンおよびＣ４〜Ｃ８α−オレフィンに由来する単位を含むエラストマーコポリマー（ＥＣＰ）などのエラストマーを含まない。

好ましくは、炭素繊維（ＣＦ）は、本発明のポリプロピレン複合体に含まれる唯一の繊維である。ポリプロピレン複合体は、ガラス繊維、金属繊維、鉱物繊維、セラミック繊維、およびそれらの混合物を含む群より選択される繊維を含まないことが特に好ましい。

ポリプロピレン複合体は、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）、炭素繊維（ＣＦ）、および接着促進剤（ＡＰ）に加えてさらに、典型的な添加剤および／または色および／またはアルファ核形成剤を含有してもよい。添加剤および／または色および／またはアルファ核形成剤は、たとえばポリプロピレン複合体の総重量に基づいて最大２０ｗｔ％などの、当該技術分野における通常量にて用いられ得る。成分（ａ）ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）、（ｂ）炭素繊維（ＣＦ）、（ｃ）接着促進剤（ＡＰ）、ならびに添加剤および／または色および／またはアルファ核形成剤の全体の合計は１００．０ｗｔ％であることが理解される。

上記に説明したとおり、本発明によるポリプロピレン複合体に含有されるポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）はポリマーマトリックス（ＰＭ）を形成し、これは連続的なポリマー相であって、その中に炭素繊維（ＣＦ）が分散される。複合体中の炭素繊維（ＣＦ）はロービングの形であるため、（ロービングに含有される）個々の繊維は通常、複合体粒子内で平行に配置され、好ましくはすべての繊維は同じ長さである。

複合体粒子は好ましくは伸長した粒子であり、これは長手方向における粒子の寸法が横方向における粒子の寸法よりも大きいことを意味する。通常、粒子は円筒形の形状である。しかし、粒子の円筒形状または長手形状以外の任意の形状も可能である。

炭素繊維（ＣＦ）はロービングの形で存在するため、個々の繊維は互いに平行である。粒子がたとえば円筒形状などの長手形状である場合、当然のことながら繊維はたとえば複合体粒子の円筒の表面などの長手軸に対して平行であり、断面図において複合体は２層構造を有することが好ましく、これはたとえば炭素繊維（ＣＦ）ロービングが内側コアを形成し、それがポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の少なくとも一部を含む外側層によって覆われているコアシース構造などである。上述のポリマーマトリックス（ＰＭ）は、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）と接着促進剤（ＡＰ）とを含む連続的なポリマー相である。よってポリマーマトリックス（ＰＭ）は、内側の炭素繊維（ＣＦ）含有コアのロービングを形成する個々の繊維の間と、炭素繊維（ＣＦ）含有コアの周りの外側シースとの両方に存在してもよい。ポリマーマトリックス（ＰＭ）内の接着促進剤（ＡＰ）の濃度は、ポリプロピレン複合体粒子の直径によって変動してもよい。

こうしたコアシース構造は、たとえば引き抜き成形プロセスなどによって得られ、ここではエンドレスの炭素繊維（ＣＦ）ロービングがポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）と組み合わされ、こうして得られたポリプロピレン複合体のストランドが複合体粒子を受取るために特定の長さに切断される。本発明のポリプロピレン複合体を生産するためのプロセスを、以下により詳細に説明することとする。

本発明によると、ポリプロピレン複合体に含まれる炭素繊維（ＣＦ）は４．０〜１７．０ｍｍの範囲の平均繊維長を有し、複合体の平均粒子長は炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長に対応する。したがって、複合体の平均粒子長は上に定義したものと同じ範囲内にある。公知の炭素繊維充填ポリプロピレン材料における短い炭素繊維（ＣＦ）では繊維が通常最大３０μｍの範囲の長さを有するのと対照的に、本発明の炭素繊維（ＣＦ）は長い炭素繊維（ＣＦ）である。

複合体中の炭素繊維（ＣＦ）長が本発明において定義される範囲内にあるとき、ポリプロピレン複合体を予め定められた条件下で射出成形ステップに供することによって得られる物品の、たとえば特に衝撃強度などの機械的特性が改善されることが見出された。

以下の実施例のセクションに示されることとなるとおり、特に短い炭素繊維の充填材料と比べて、この繊維強化ポリプロピレン複合体は低密度におけるたとえば増加した剛性および強度および衝撃挙動などの異例の機械的特性を有する物品の生産を可能にする。

ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）
本発明によると、ポリプロピレン複合体は、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）またはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）であるポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を含有しなければならない。ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）内に、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）およびプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）の両方が存在することも可能である。本発明の意味において、「プロピレンコポリマー」という用語はプロピレンランダムコポリマー、異相コポリマー、およびそれらの混合物を包含する。

好ましくは、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は、１２．０〜２５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、好ましくは１４．０〜１５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲の、ＩＳＯ １１３３に従って測定したメルトフローレートＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有する。

さらに、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）内に、ただ１つのタイプのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／またはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）が存在することも、異なるタイプのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／またはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）が存在することも可能である。つまり、ベース材料は、２つ以上の成分（ｉ）および／または２つ以上の成分（ｉｉ）を含んでもよい。異なるタイプのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／またはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）が存在するような場合、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）のｗｔ％での量は、すべてのタイプのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／またはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）の総量を示す。

一実施形態において、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）は、少なくとも１５０℃、好ましくは１６０℃から１７０℃の範囲のＩＳＯ １１３５７−３に従って測定した融解温度、および／またはプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）の総重量に基づいて４．０ｗｔ％以下、好ましくは０．１〜４．０ｗｔ％の範囲の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量を有し、成分ａ）およびｃ）で形成されるポリマーマトリックス（ＰＭ）は、１２．０〜２５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、好ましくは１４．０〜１５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のメルトフローレートＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有する。２つ以上のタイプのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）が存在する場合は、異なるタイプのすべてが上記の特徴を満たすと同時に、それらの特徴の少なくとも１つに関してはホモポリマー（ｈＰＰ）の他のタイプと異なっている。

別の実施形態において、プロピレンコポリマー（ｃＰＰ）は異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）であり、この異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）は異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の総重量に基づいて５．０ｗｔ％超、好ましくは１５．０〜５０．０ｗｔ％の範囲の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量、および／または異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の総重量に基づいて３０．０ｍｏｌ％以下のコモノマー含有量を有し、成分ａ）およびｃ）で形成されるポリマーマトリックス（ＰＭ）は、１２．０〜２５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、好ましくは１４．０〜１５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のメルトフローレートＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有する。２つ以上のタイプの異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）が存在する場合は、異なるタイプのすべてが上記の特徴を満たすと同時に、それらの特徴の少なくとも１つに関しては異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の他のタイプと異なっている。

本発明の意味におけるプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）という表現は、実質的に、すなわち９９．５ｗｔ％より多く、さらにより好ましくは少なくとも９９．７ｗｔ％、たとえば少なくとも９９．８ｗｔ％などのプロピレン単位からなるポリプロピレンに関する。好ましい実施形態においては、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）においてプロピレン単位のみが検出可能である。

本発明の意味内で、プロピレンホモポリマー、ｈＰＰ、およびＰＰ Ｈｏｍｏ（実施例のセクションで用いられる）という用語は同じものを示し、すなわち互いに交換可能である。

プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）は、好ましくは少量の、すなわち４．０ｗｔ％以下、好ましくは０．１〜４．０ｗｔ％の範囲、より好ましくは０．１〜３．０ｗｔ％の範囲、最も好ましくは０．１〜２．５ｗｔ％の範囲の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）を特徴とする。

プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）は当該技術の水準であり、商業的に入手可能である。

付加的または代替的に、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）はプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）を含んでもよい。「プロピレンコポリマー（ｃＰＰ）」という用語は、ランダムプロピレンコポリマーおよびたとえば異相系などの複雑な構造を包含する。

「ランダムプロピレンコポリマー」という用語は、プロピレンモノマー単位およびコモノマー単位のコポリマーを示し、コモノマー単位はポリマー鎖内にランダムに分散されている。よって以下に詳細に説明されるとおり、ランダムコポリマーは、マトリックス相とその中に分散されるエラストマー相とを含む異相コポリマーとは異なる。したがって、ランダムプロピレンコポリマーは、中に分散されるエラストマーポリマー相を含有せず、すなわち単相であり、ただ１つのガラス遷移温度を有する。しかし、ランダムプロピレンコポリマーは、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）のマトリックス相であり得る。第２の相またはいわゆる包接の存在は、たとえば電子顕微鏡法もしくは原子間力顕微鏡法などの高解像度顕微鏡法などによって、または動的機械的熱分析（ＤＭＴＡ：ｄｙｎａｍｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｔｈｅｒｍａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ）によって可視になる。具体的にＤＭＴＡにおいて、多相構造の存在は、少なくとも２つの明確なガラス遷移温度の存在によって識別され得る。

よって、ランダムプロピレンコポリマーは、好ましくは以下のものに由来する単位を含み、好ましくはそれらの単位からなる。
（ｉ）プロピレン、ならびに
（ｉｉ）エチレンおよび／または少なくとも１つのＣ４〜Ｃ２０α−オレフィン、好ましくはエチレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−ヘキセン、および１−オクテンからなる群より選択される少なくとも１つのα−オレフィン、より好ましくはエチレンおよび／または１−ブテン、さらにより好ましくはエチレン。

加えて、ランダムプロピレンコポリマーは少なくとも１３０℃、好ましくは１３０〜１６０℃の範囲、より好ましくは１３５〜１５８℃の範囲、たとえば１４０〜１５５℃の範囲などの融解温度Ｔｍを有することが認識される。

当業者に公知であるとおり、ランダムプロピレンコポリマーは異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）とは異なり、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）はプロピレンホモまたはランダムコポリマーマトリックス成分と、エチレンおよびＣ４〜Ｃ８アルファオレフィンコポリマーの１つまたはそれ以上とプロピレンとのエラストマーコポリマー成分とを含むプロピレンコポリマーであり、エラストマー（アモルファス）コポリマー成分は前記プロピレンホモまたはランダムコポリマーマトリックスポリマーの中に分散されている。

「異相」という表現は、エラストマーコポリマーが好ましくは少なくとも異相プロピレンコポリマーのポリプロピレンマトリックス中に（微細に）分散されることを示す。言い換えると、エラストマーコポリマーはポリプロピレンマトリックス内に包接を形成する。よってポリプロピレンマトリックスは、マトリックスの一部ではない（微細に）分散された包接を含有し、前記包接はエラストマーコポリマーを含有する。この発明による「包接」という用語は、好ましくはマトリックスと包接とが異相プロピレンコポリマー内の異なる相を形成することを示し、前記包接はたとえば電子顕微鏡法または走査型力顕微鏡法などの高解像度顕微鏡法などによって可視になる。

本発明の意味内で、異相プロピレンコポリマー、ＨＥＣＯ、およびＰＰ Ｈｅｃｏ（実施例のセクションで用いられる）という用語は同じものを示し、すなわち互いに交換可能である。

さらに、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）は好ましくは、ポリマー成分としてポリプロピレンマトリックスおよびエラストマーコポリマーのみを含む。言い換えると、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）はさらなる添加剤を含んでもよいが、合計異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）に基づいて５ｗｔ％を超える量、より好ましくは３ｗｔ％を超える量、たとえば１ｗｔ％を超える量などの他のポリマーは含まない。こうした少量が存在し得る付加的なポリマーの１つは、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の調製によって得られる反応生成物であるポリエチレンである。

エラストマーコポリマーは、好ましくはエラストマープロピレンコポリマーである。ポリプロピレンマトリックスは、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）またはランダムプロピレンコポリマーであり得る。しかし、プロピレンマトリックスはプロピレンホモポリマーであることが好ましい。

プロピレンホモポリマーであるポリプロピレンマトリックスはかなり低い低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量を有し、すなわちそれはポリプロピレンマトリックスの総重量に基づいて３．５ｗｔ％以下、好ましくは３．０ｗｔ％以下、たとえば２．６ｗｔ％以下などである。よって、好ましい範囲は、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）の総重量に基づいて０．５〜３．０ｗｔ％である。

異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の第２の成分は、エラストマーコポリマーである。上述したとおり、エラストマーコポリマーは、好ましくはエラストマープロピレンコポリマーである。

好ましくは、エラストマープロピレンコポリマーは、（ｉ）プロピレンと（ｉｉ）エチレンおよび／またはＣ４〜Ｃ２０α−オレフィンとに由来する単位を含み、好ましくは（ｉ）プロピレンと（ｉｉ）エチレン、１−ブテン、１−ヘキセン、および１−オクテンからなる群より選択されるものとに由来する単位を含む。好ましくは、エラストマープロピレンコポリマー中のプロピレン含有量は、少なくとも４０ｗｔ％、より好ましくは少なくとも４５ｗｔ％である。よって、１つの好ましい実施形態において、エラストマープロピレンコポリマーは、４０．０〜８５．０ｗｔ％、より好ましくは４５．０〜８０ｗｔ％のプロピレンに由来し得る単位を含む。エラストマープロピレンコポリマーに存在するコモノマーは、好ましくはエチレンおよび／またはＣ４〜Ｃ２０α−オレフィン、たとえばエチレン、１−ブテン、１−ヘキセン、および１−オクテンなどである。１つの特定の実施形態において、エラストマープロピレンコポリマーは、プロピレン−エチレンポリマーである。本発明の一実施形態において、エラストマープロピレンコポリマーは、この段落に与えられた量を有するエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ：ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）である。

異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）は、ポリプロピレンマトリックスとしてのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）と、エラストマープロピレンコポリマーとしてのエチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）とを含むことが特に好ましい。

異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）中のエラストマープロピレンコポリマーを含有する分散相の占有率は、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量としても示される。言い換えると、「分散相」、「異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量」、「エラストマープロピレンコポリマー」、および「エチレンプロピレンゴム（ＥＰＲ）」という用語は同じものを示し、すなわち互いに交換可能である。

好ましくは、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の低温キシレン可溶性成分含有量（ＸＣＳ）は、５．０ｗｔ％超、より好ましくは１５〜５０ｗｔ％の範囲、さらにより好ましくは２０〜４０ｗｔ％の範囲、たとえば２５〜３５ｗｔ％の範囲などである。

異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）フラクションの固有粘度（ＩＶ：ｉｎｔｒｉｎｓｉｃ ｖｉｓｃｏｓｉｔｙ）は、好ましくは中程度である。したがって、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）フラクションの固有粘度は３．３ｄｌ／ｇ未満、より好ましくは３．１ｄｌ／ｇ未満、最も好ましくは３．０ｄｌ／ｇ未満であることが認識される。さらにより好ましくは、異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）フラクションの固有粘度は、１．５〜３．３ｄｌ／ｇの範囲、より好ましくは２．０〜３．１ｄｌ／ｇの範囲、さらにより好ましくは２．２〜３．０ｄｌ／ｇの範囲である。

ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は、ポリプロピレン複合体の総重量に基づいてたとえば最大２０．０ｗｔ％などの量の核形成剤、より好ましくはアルファ核形成剤を含んでもよい。

炭素繊維（ＣＦ）
本発明によるポリプロピレン複合体の必須成分の１つは炭素繊維（ＣＦ）である。当然のことながら、炭素繊維（ＣＦ）は本発明の複合体に衝撃強度の改善を与える。

本発明における炭素繊維（ＣＦ）はロービングの形で存在し、４．０〜１７．０ｍｍの範囲の平均繊維長を有し、複合体の平均粒子長は炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長に対応する。

当該技術分野において一般的に公知であるとおり、ロービングとは繊維の束である。ロービングは通常エンドレスの形で入手可能であるため、本ポリプロピレン複合体を生産するためにそれらを適用する。複合体は断面図において２層のコア−シース構造を有し、炭素繊維（ＣＦ）ロービングは内側コアに含まれており、この内側コアはポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の外側層に囲まれている。本複合体の生産プロセスの最後に、得られたポリプロピレン複合体のストランドは特定の長さに切断され、内側の炭素繊維コアも同様に切断される。このやり方で、粒子と同じ長さの炭素繊維（ＣＦ）を含有するこうした複合体粒子が得られる。

本発明の好ましい実施形態において、炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は７．０〜１６．０ｍｍの範囲であり、よって平均粒子長も同じである。さらにより好ましい実施形態において、炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長（および平均粒子長）は１０．０〜１５．０ｍｍの範囲である。

好ましい実施形態において、炭素繊維（ＣＦ）の繊維の平均直径は５〜３０μｍの範囲である。より好ましくは、炭素繊維（ＣＦ）は５〜２５μｍの範囲、最も好ましくは５〜２０μｍの範囲の繊維の平均直径を有する。

本発明において用いられる炭素繊維（ＣＦ）ロービングは、自身の濡れおよびポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）との結合を改善するためのサイジング剤を含んでもよい。好ましくは、炭素繊維（ＣＦ）は、繊維の表面にサイジング剤を含む。

１つの特に好ましい実施形態において、炭素繊維（ＣＦ）は、サイジング剤としてエポキシ樹脂を、より好ましくはポリエーテル修飾エポキシ樹脂を含む。好適なサイジング剤は、たとえばサイテック（Ｃｙｔｅｃ）によって流通されるＤｕｒｏｘｙ ＳＥＦ ９６８ｗなどである。サイジング剤にはフィルム形成剤、潤滑剤、安定剤、および静電防止剤も含まれてもよい。

通常、こうしたサイジング剤の量は、炭素繊維（ＣＦ）の総重量に基づいて１５ｗｔ％以下、より好ましくは１０ｗｔ％以下、最も好ましくは７．５ｗｔ％以下である。サイジング剤による炭素繊維（ＣＦ）の表面処理は公知の方法によって行うことができ、それはたとえばサイジング剤が入れられたタンクに繊維を浸漬し、挟み、次いで熱風オーブン内で、または高温ローラもしくは高温プレートによって乾燥することなどである。一実施形態において、サイジング剤を適用する前に、炭素繊維（ＣＦ）は酸化および／または炭化によって、好ましくは酸化および炭化によって処理される。

接着促進剤（ＡＰ）
本発明によるポリプロピレン複合体の必須成分の１つは、接着促進剤（ＡＰ）である。接着促進剤は、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）と炭素繊維（ＣＦ）との適合性を改善する。

好ましい実施形態において、本発明のポリプロピレン複合体は、複合体の総重量に基づいて１．０〜８．０ｗｔ％、好ましくは２．５〜６．７ｗｔ％の接着促進剤（ＡＰ）を含む。

接着促進剤（ＡＰ）は、好ましくは修飾（官能化）ポリマーと、任意には反応性極性基を有する低分子量化合物とを含む。修飾アルファオレフィンポリマー、特にプロピレンホモポリマーおよびランダムプロピレンコポリマー、たとえばエチレンおよびプロピレンの互いとのコポリマーまたは他のＣ４〜Ｃ１２アルファオレフィンとのコポリマーなどは、本複合体のポリマーとの適合性が高いので最も好ましい。修飾ポリエチレンおよび修飾スチレンブロックコポリマー、たとえば修飾ポリ（スチレン−ｂブタジエン−ｂ−スチレン）（ＳＢＳ：ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂｂｕｔａｄｉｅｎｅ−ｂ−ｓｔｙｒｅｎｅ））またはポリ（スチレン−ｂ−（エチレン−コブチレン）−ｂ−スチレン）（ＳＥＢＳ：ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ−ｂ−（ｅｔｈｙｌｅｎｅ−ｃｏｂｕｔｙｌｅｎｅ）−ｂ−ｓｔｙｒｅｎｅ））なども用いられ得る。修飾ポリマーは、好ましくはグラフトまたはブロックコポリマーより選択される。

好ましいのは、極性化合物、特に酸無水物、カルボン酸、カルボン酸誘導体、一級および二級アミン、ヒドロキシル化合物、オキサゾリン、およびエポキシド、ならびにイオン化合物からなる群より選択される極性化合物に由来する基を含有する修飾ポリマーである。

好ましい実施形態において、接着促進剤（ＡＰ）は極性化合物に由来する基を含有するポリプロピレンの群より選択され、それらの基は酸無水物、カルボン酸、カルボン酸誘導体、一級および二級アミン、ヒドロキシル化合物、オキサゾリン、およびエポキシドより選択される。前記極性基の具体例は、不飽和環状無水物ならびにそれらの脂肪族ジエステルおよび二酸誘導体である。

特に、無水マレイン酸（ＭＡＨ：ｍａｌｅｉｃ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、ならびにＣ１〜Ｃ１０直鎖および分岐鎖マレイン酸ジアルキル、Ｃ１〜Ｃ１０直鎖および分岐鎖フマル酸ジアルキル、無水イタコン酸、Ｃ１〜Ｃ１０直鎖および分岐鎖イタコン酸ジアルキルエステル、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、ならびにそれらの混合物より選択される化合物を使用できる。

特定の実施例において、接着促進剤（ＡＰ）は極性化合物に由来する基を含有するポリプロピレンであり、ポリプロピレン複合体中に複合体の総重量に基づいて０．０１４〜０．１８ｗｔ％の範囲、好ましくは０．０３〜０．１７ｗｔ％の範囲、より好ましくは０．０５〜０．１５ｗｔ％の範囲、たとえば０．０７〜０．１ｗｔ％の範囲などの極性化合物に由来する基の含有量が得られるような量で、ポリプロピレン複合体中に含まれる。

特に好ましいポリプロピレン複合体において、接着促進剤（ＡＰ）は無水マレイン酸（ＭＡＨ）官能化ポリプロピレンであり、無水マレイン酸（ＭＡＨ）の含有量は２ｗｔ％以上である。

接着促進剤（ＡＰ）が極性修飾プロピレンホモポリマーであることが特に好ましい。別の実施形態において、接着促進剤（ＡＰ）は、上記に定義されたとおりの極性基を含有する修飾（ランダム）プロピレンコポリマーである。一実施形態において、極性修飾ポリプロピレンは修飾ランダムプロピレンコポリマーであり、前記ランダムプロピレンコポリマーは唯一のコモノマー単位としてエチレンを含む。１つの特定の実施形態において、接着促進剤（ＡＰ）は無水マレイン酸（ＭＡＨ）とグラフトされた（ランダム）プロピレンコポリマーである。

接着促進剤（ＡＰ）に対するＩＳＯ １１３３に従って測定したメルトフローレートＭＦＲ_２（１９０℃；２．１ｋｇ）の好ましい値は１．０〜５００．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲、たとえば１．０〜１５０．０ｇ／１０ｍｉｎの範囲などである。たとえば、接着促進剤（ＡＰ）に対するＩＳＯ １１３３に従って測定したメルトフローレートＭＦＲ_２（１９０℃；２．１ｋｇ）は、１０．０〜１００．０ｇ／１０ｍｉｎである。

接着促進剤（ＡＰ）は当該技術分野において公知であり、商業的に入手可能である。

添加剤、色、および核形成剤
上述したとおり、ポリプロピレン複合体は、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）、炭素繊維（ＣＦ）、および接着促進剤（ＡＰ）に加えてさらに、典型的な添加剤および／または色および／またはアルファ核形成剤を含有してもよい。可能な添加剤は、たとえば自動車分野などにおいて有用なものであり、たとえばカーボンブラック、その他の色素、抗酸化剤、ＵＶ安定剤、静電防止剤、およびスリップ剤などである。添加剤および／または色および／またはアルファ核形成剤は、たとえばポリプロピレン複合体の総重量に基づいて最大２０ｗｔ％などの、当該技術分野における通常量にて用いられ得る。当然のことながら、成分（ａ）ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）、（ｂ）炭素繊維（ＣＦ）、（ｃ）接着促進剤（ＡＰ）、ならびに添加剤および／または色および／またはアルファ核形成剤の全体の合計は１００．０ｗｔ％である。

核形成剤は、好ましくはポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の一部である。好ましい実施形態において、核形成剤は、アルファ核形成剤、たとえばポリマーアルファ核形成剤などである。ポリプロピレン複合体の総重量に基づく（アルファ）核形成剤の含有量は、たとえば最大２０．０ｗｔ％など、好ましくは最大５．０ｗｔ％である。可能なアルファ核形成剤は、当該技術分野において公知である。

プロセス
本発明は、本発明のポリプロピレン複合体の調製のためのプロセスにも向けられている。

本発明のポリプロピレン複合体の上述のコアシース構造は、エンドレスの炭素繊維（ＣＦ）ロービングを溶融ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および溶融接着促進剤（ＡＰ）に連続的な方式で接触させることによって得られる。こうして得られたポリプロピレン複合体のストランドを凝固させて、本発明によるポリプロピレン複合体の粒子を受取るために特定の長さに切断する。

したがって、本発明の複合体は、以下のステップを含むプロセスによって調製される。
ａ）ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を提供するステップ、
ｂ）接着促進剤（ＡＰ）を提供するステップ、
ｃ）ステップａ）のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を融解し、ステップｂ）の接着促進剤（ＡＰ）を融解するステップ、
ｄ）エンドレスロービングの形の炭素繊維（ＣＦ）を提供するステップ、
ｅ）ステップｃ）のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）と、ステップｄ）の炭素繊維（ＣＦ）とを組み合わせて、炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を得るステップ、
ｆ）炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を凝固および切断して、４．０〜１７．０ｍｍの範囲の平均粒子長を有する粒子にするステップ。

好ましい実施形態において、ステップａ）のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の少なくとも一部と、ステップｂ）の接着促進剤（ＡＰ）の少なくとも一部または全量とが、ステップｃ）において融解配合されて、それらがステップｅ）において炭素繊維（ＣＦ）と組み合わされる前に予備化合物を形成する。

ステップｅ）すなわちポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）と炭素繊維（ＣＦ）とを接触させるステップを、引き抜き成形プロセスにおける次の２つの別個のステップで行うことが有利である。最初に、炭素繊維（ＣＦ）を、ポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）および接着促進剤（ＡＰ）の一部または全量に含浸する。その後、こうして含浸された炭素繊維（ＣＦ）を、ポリプロピレンベース材料の残りの第２の部分（ＰＢＭ２）および残りの接着促進剤（ＡＰ）でコートする。得られた炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を、次いでステップｆ）に従ってさらに加工する。よって、ポリプロピレン複合体の内側の炭素繊維（ＣＦ）含有コアのみが接着促進剤（ＡＰ）を含有することもできるし、ポリプロピレン複合体の内側の炭素繊維（ＣＦ）含有コアと外側シースとの両方が接着促進剤（ＡＰ）を含有することが可能である。

特に、たとえば欧州特許第１３６４７６０号に記載されるものなどの、複合体の技術分野において周知の一般的に使用される任意の引き抜き成形プロセスが、本発明によるプロセスのステップｅ）に対して用いられ得る。たとえば、１４０〜２１０℃の温度プロファイルを有する引き抜き成形プロセスが好適である。プロセスステップｅ）における引き抜き成形は、得られる炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料内の繊維が通常平行に配置されるという利点を有する。好ましくは、ステップｆ）における凝固および切断の後に得られる、得られた粒子内のすべての繊維が、同じ長さである。ポリプロピレン複合体の平均粒子長は、平均繊維長に対応する。

プロセスステップｆ）において得られる粒子の平均粒子長は、４．０〜１７．０ｍｍの範囲である。好ましい実施形態において、平均粒子長は７．０〜１６．０ｍｍの範囲であり、さらにより好ましい実施形態においては１０．０〜１５．０ｍｍの範囲である。したがって、本発明によるプロセスによって得られる粒子内の炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は、４．０〜１７．０ｍｍの範囲、好ましくは７．０〜１６．０ｍｍであり、さらにより好ましくは１０．０〜１５．００ｍｍの範囲である。

異例の良好な衝撃強度を有する複合体を得るために、ステップｄ）の炭素繊維（ＣＦ）は、たとえばエンドレスロービングの形状などの連続的な形で提供されることが必要とされる。エンドレスロービングの形の炭素繊維（ＣＦ）を提供することは、ステップｆ）における凝固および切断の後に得られる粒子が断面図において２層構造を、好ましくはコアシース構造を有し、内側層はポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）に含浸された炭素繊維（ＣＦ）を含むという利点を有することが認識される。

したがって好ましい実施形態において、ステップｅ）は、最初にステップｄ）の炭素繊維（ＣＦ）をステップｃ）のポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）および接着促進剤（ＡＰ）の一部または全部に含浸するステップと、その後こうして含浸した炭素繊維（ＣＦ）をステップｃ）のポリプロピレンベース材料の残りの第２の部分（ＰＢＭ２）および残りの接着促進剤（ＡＰ）でコートして炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を得るステップとによって行われる。

炭素繊維（ＣＦ）の含浸は、ポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）および接着促進剤（ＡＰ）の全量の、たとえば両方の成分の混合物の形のものなどによって行われることが好ましい。

よって、特に好ましい実施形態において、炭素繊維（ＣＦ）の含浸は、前述したとおりのポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と接着促進剤（ＡＰ）の少なくとも一部または全量とを融解配合することによって得られる予備化合物によって行われる。

含浸ステップに対するポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と接着促進剤（ＡＰ）との重量比は、任意の所望の範囲であってもよく、たとえば１０：１〜１：１の範囲または５：１〜１：１の範囲などであってもよく、１：１の重量比が好ましい。

含浸された炭素繊維（ＣＦ）のコーティングステップのために、ポリプロピレンベース材料の残りの第２の部分（ＰＢＭ２）および接着促進剤（ＡＰ）（含浸のために接着促進剤の一部のみが用いられた場合）が用いられる。

炭素繊維（ＣＦ）を含浸するために用いられるポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と、含浸された炭素繊維（ＣＦ）をコートするために用いられるポリプロピレンベース材料の第２の部分（ＰＢＭ２）との重量比は、１：１〜１：３０の範囲、好ましくは１：３〜１：２５の範囲、最も好ましくは１：８〜１：２０の範囲であり得る。

好ましい実施形態において、炭素繊維（ＣＦ）を含浸するために用いられるポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）は、ポリプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）を含む。

特に好ましい実施形態においては、たとえば重量比１：１を有するポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と接着促進剤（ＡＰ）との予備化合物などの混合物が炭素繊維（ＣＦ）の含浸のために用いられ、含浸に用いられるポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）はプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）のみを含み、炭素繊維（ＣＦ）を含浸するために用いられるポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と、含浸された炭素繊維（ＣＦ）をコートするために用いられるポリプロピレンベース材料の第２の部分（ＰＢＭ２）との重量比は、１：８〜１：２０の範囲である。

炭素繊維（ＣＦ）を含浸するために用いられるポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）は、含浸された炭素繊維（ＣＦ）をコートするために用いられるポリプロピレンベース材料の第２の部分（ＰＢＭ２）と同じポリプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／または同じポリプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）を含むことが可能であり、よって炭素繊維（ＣＦ）の含浸およびコーティングの両方に同じ種類のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を用いることが可能である。この場合、本発明のポリプロピレン複合体のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は、複合体の観点から引き抜き成形プロセスに用いられるポリプロピレンベース材料の第１および第２の部分（ＰＢＭ１、ＰＢＭ２）に対応する。

しかし、炭素繊維（ＣＦ）を含浸するためのポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）および含浸された炭素繊維（ＣＦ）をコートするためのポリプロピレンベース材料の第２の部分（ＰＢＭ２）として、異なる種類のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）が用いられることも可能である。たとえば、ポリプロピレンベース材料の第１および第２の部分（ＰＢＭ１およびＰＢＭ２）は、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／もしくはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）を含むことに関して、または異なるタイプのプロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および／もしくはプロピレンコポリマー（ｃＰＰ）を含むことに関して異なっていてもよい。この場合、複合体の観点からの本発明の複合体のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は、引き抜き成形プロセスにおいて用いられるポリプロピレンベース材料の第１および第２の部分（ＰＢＭ１、ＰＢＭ２）の両方で構成される。

好ましい実施形態においては、プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）のみを含む同じ種類のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）が、炭素繊維（ＣＦ）の含浸（ＰＢＭ１）および含浸された炭素繊維（ＣＦ）のコーティング（ＰＢＭ２）の両方のために用いられる。

同様に好ましい実施形態においては、ポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）として、炭素繊維（ＣＦ）の含浸のためにホモポリマー（ｈＰＰ）のみを含むポリプロピレンベース材料が用いられ、ポリプロピレンベース材料の第２の部分（ＰＢＭ２）として、含浸された炭素繊維（ＣＦ）のコーティングのために異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）のみを含むポリプロピレンベース材料が用いられる。

物品／使用
本発明は、本発明によるポリプロピレン複合体を含む物品にも向けられている。

本発明のポリプロピレン複合体は、好ましくは成形物品、好ましくは射出成形物品の生産のために用いられる。物品を生産するための好ましいやり方の１つは、本発明によるプロセスのステップｆ）で得られた粒子を、その後の射出成形ステップに供することである。

したがって、本発明によるポリプロピレン複合体を射出成形ステップに供することによって得ることができる物品が好ましい。

射出成形ステップは、たとえば射出成形機などにおいて、当該技術分野において周知の一般的に用いられる任意の射出成形法によって行われ得る。本発明のポリプロピレン複合体をたとえば射出成形ステップなどの成形ステップに供するとき、ある程度の繊維摩耗および繊維破損を避けることはできない。広範囲の（望ましくない）繊維摩耗および繊維破損の危険を冒さないために、射出成形ステップのパラメータおよび条件を注意深く選択すべきであり、これは射出成形ステップをできる限り穏やかなやり方で行うべきであることを意味する。たとえば、射出成形ステップは、１７０〜２５０℃、好ましくは１９０〜２３０℃の温度にて行われる。さらに、注入の際の背圧はできる限り低くするべきであり、射出速度は１００〜１５０ｍｍ／ｓの空洞内の流頭速度を超えるべきではない。当業者は、繊維摩耗および繊維破損を最小限にするために射出成形ステップにおけるパラメータをどのように設定するかを完璧に知っている。広範囲の繊維摩耗および繊維破損が起こると、その物品は本発明の複合体に関連する衝撃および剛性の特性の上述の利点をもはや示さなくなるだろう。

よって当然のことながら、（射出）成形ステップ後に得られる物品における炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は、本発明のポリプロピレン複合体の平均繊維長とは異なってもよく、好ましくはそれより短くなってもよい。したがって、好ましい物品においては、物品に含まれる炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は、本発明の複合体に含まれる炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長以下である。しかし、射出成形ステップは、本発明のポリプロピレン複合体の炭素繊維（ＣＦ）長と比べてできる限り減少の少ない平均炭素繊維（ＣＦ）長を有する物品を得ることを目標とするべきである。

よって、好ましい物品に含まれる炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は、４．０以下〜１７．０ｍｍの範囲である。本発明の意味において、その長さの炭素繊維（ＣＦ）はより長い炭素繊維（ＣＦ）と呼ばれる。以下の実施例のセクションで説明されることとなるとおり、最終物品における繊維長は、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＸＣＴ：Ｘ−ｒａｙ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）によって測定される。

本発明のポリプロピレン複合体は、好ましくは洗濯機または食器洗浄機の部品、ならびに自動車用物品、特に車の内装および外装の物品、たとえばバンパー、サイドトリム、ステップアシスト、本体パネル、スポイラー、ダッシュボード、および内装トリムなどの生産に用いられる。

特に好ましい物品は、自動車用物品である。

加えてこの発明は、少なくとも６０ｗｔ％、好ましくは少なくとも８０ｗｔ％、さらにより好ましくは少なくとも９５ｗｔ％の本発明のポリプロピレン複合体を含み、たとえば本発明のポリプロピレン複合体からなる、たとえば射出成形物品などの物品を提供する。

本発明のポリプロピレン複合体を含む物品は、たとえば剛性および強度の増加、ならびに特に低密度における優れたエネルギー吸収、すなわち衝撃強度およびパンクチャーエネルギーなどの異例の機械的特性を示す。

よって本発明は、少なくとも１５０ＭＰａのＩＳＯ５２７−２に従って測定した引張り強度と、少なくとも８ｋＪ／ｍ^２のＩＳＯ１７９／１ｅＡに従って測定したシャルピー衝撃強度（ノッチ付き）と、少なくとも５．５ＪのＩＳＯ ６６０３−２に従って測定したＩＰＴパンクチャーエネルギーとを有する物品の生産のための、ポリプロピレン複合体の使用にも向けられている。

それらの特性は、主に本発明のポリプロピレン複合体に含まれるより長い炭素繊維（ＣＦ）に基づくものである。なぜなら、それはより長い炭素繊維（ＣＦ）を含む（射出）成形物品の生産も可能にするからである。このことは、以下の実験のセクションにおいてさらに詳細に示すこととする。

別様に定義されない限り、以下の用語の定義および判定方法は、上記の本発明の一般的説明および以下の実施例にも適用される。

１．測定方法
ＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）は、ＩＳＯ １１３３（２３０℃、２．１６ｋｇ荷重）に従って測定する。炭素繊維（ＣＦ）を含有するポリマー複合体のうちの成分ａ）ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）およびｃ）接着促進剤（ＡＰ）によって形成されるポリマーマトリックス（ＰＭ）のＭＦＲ_２を測定するために、高温キシレン不溶性物質の決定のための方法を用いてサンプル調製を行う。したがって、微細に切断した複合体粒子を沸騰キシレン中で数時間抽出することによって、不溶性物質すなわち炭素繊維（ＣＦ）を、可溶性物質すなわち炭素繊維（ＣＦ）含有ポリマー複合体のポリマーマトリックス（ＰＭ）から分離することができる。ポリマーサンプルをステンレス鋼の網でできた袋に入れ、キシレン中で還流条件下で５時間溶解させる。次いで、不溶性の炭素繊維（ＣＦ）フラクションを含む袋をフラスコから取り出し、１００℃にて可溶性ポリマーマトリックス（ＰＭ）フラクションからキシレンを乾燥除去する。次いで、ＩＳＯ １１３３によるＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）測定のためにポリマーマトリックスを調製する。

ＭＦＲ_２（１９０℃、２．１ｋｇ）は、ＩＳＯ １１３３（１９０℃、２．１６ｋｇ荷重）に従って測定する。

炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長および平均繊維径。ポリプロピレン複合体に含まれる炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は平均粒子長に対応し、これは引き抜き成形プロセスにおいて得られるストランドの最終切断ステップにおけるパラメータによって定まる。複合体から生産する物品が含む炭素繊維（ＣＦ）の平均繊維長は、（射出）成形ステップにおけるパラメータおよび条件によって定まる。

Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＸＣＴ）によって、平均炭素繊維（ＣＦ）長を定めた。ＸＣＴデータの生成のために、サブμｍ ＣＴ ｎａｎｏｔｏｍ（ＧＥ ｐｈｏｅｎｉｘ ｘ−ｒａｙ ｎａｎｏｔｏｍ １８０ＮＦ、ヴンストルフ（Ｗｕｎｓｔｏｒｆ）、ドイツ（Ｇｅｒｍａｎｙ））を用いた。十分なコントラストを得るために、チューブを７０ｋＶにて動作させた。ボクセルサイズは（２μｍ）^３であり、測定した体積はＥＮ ＩＳＯ １８７３−２に記載される射出成形試料（ドッグボーン形状、厚さ４ｍｍ）のサンプルの（５ｘ２ｘ３ｍｍ）^３であった。サンプルの３次元構造を確認するために、さまざまなアルゴリズムステップによってＸＣＴデータを処理した。ＸＣＴデータから繊維長分布を導出し、繊維長分布の加重平均を平均繊維長とした。

平均炭素繊維（ＣＦ）径は、ＩＳＯ １８８８：２００６（Ｅ）、方法Ｂに従って、顕微鏡倍率１０００にて定める。引き抜き成形によって得たペレットを、真空下でストルアス（Ｓｔｒｕｅｒｓ）ＣａｌｄｏＦｉｘ樹脂に埋め込んだ。平均繊維径を定めるために、これらのペレットの研磨断面を定めた。最小０．０４μｍの粒径を有する粉砕媒体を使用して、ストルアスＬａｂｏＰｏｌ−５機において摩耗／研磨を行った。こうして調製したサンプルを、明視野モードのオリンパス（Ｏｌｙｍｐｕｓ）光学顕微鏡を用いて分析した。マトリックス内の繊維の繊維断面の寸法を測定して、平均繊維径を得た（通常は２０から３０程の個別の繊維を測定し、繊維断面の最短寸法を用いて繊維径を得た）。

ポリマー複合体の密度は、ＩＳＯ １１８３−１８７に従って測定する。サンプル調製は、ＩＳＯ １８７２−２：２００７に従う圧縮成形によって行う。

低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ、ｗｔ％）含有量。低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）の含有量は、２５℃にてＩＳＯ １６１５２；第１版；２００５−０７−０１に従って定める。

融解温度（Ｔｍ）は、ＴＡインスツルメント（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）Ｑ２００示差走査熱量測定（ＤＳＣ：ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）によって、５〜７ｍｇのサンプルに対して測定する。ＤＳＣは、ＩＳＯ １１３５７−３／方法Ｃ２による加熱／冷却／加熱サイクルにおいて、１０℃／ｍｉｎの走査速度および−３０〜＋２２５℃の温度範囲にて実行する。融解温度は第２の加熱ステップから定める。

固有粘度は、ＤＩＮ ＩＳＯ １６２８／１、１９９９年１０月（デカリン中、１３５℃）に従って測定する。

ＮＭＲ分光法によるコモノマー含有量／微細構造の定量化。ポリマーのコモノマー含有量を定量化するために、定量的核磁気共鳴（ＮＭＲ：ｎｕｃｌｅａｒ−ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）分光法を用いた。１Ｈおよび１３Ｃに対してそれぞれ４００．１５ＭＨｚおよび１００．６２ＭＨｚにて動作するＢｒｕｋｅｒ Ａｄｖａｎｃｅ ＩＩＩ ４００ ＮＭＲ分光計を用いて、溶液状態で定量的１３Ｃ｛１Ｈ｝ＮＭＲスペクトルを記録した。すべての空気圧に対して窒素ガスを用いた１２５℃における１３Ｃ最適化１０ｍｍ拡張温度プローブヘッドを用いて、すべてのスペクトルを記録した。約２００ｍｇの材料を３ｍｌの１，２−テトラクロロエタン−ｄ２（ＴＣＥ−ｄ２：ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏｅｔｈａｎｅ−ｄ２）にクロム−（ＩＩＩ）−アセチルアセトネート（Ｃｒ（ａｃａｃ）３：ｃｈｒｏｍｉｕｍ−（ＩＩＩ）−ａｃｅｔｙｌａｃｅｔｏｎａｔｅ）とともに溶解することによって、溶剤中の緩和剤の６５ｍＭ溶液を得た（Ｓｉｎｇｈ，Ｇ．，Ｋｏｔｈａｒｉ，Ａ．，Ｇｕｐｔａ，Ｖ．，Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｔｅｓｔｉｎｇ ２８ ５（２００９），４７５）。均質な溶液を確実にするために、ヒートブロックにおける最初のサンプル調製の後に、回転オーブン中でＮＭＲチューブを少なくとも１時間さらに加熱した。磁石への挿入の際に、チューブを１０Ｈｚで回転させた。このセットアップは主に高分解能のために選択されたものであり、正確なエチレン含有量の定量化のために定量的に必要であった。ＮＯＥを伴わない標準的なシングルパルス励起を使用し、最適化した先端角度、１ｓリサイクル遅延、およびバイレベルＷＡＬＴＺ１６デカップリングスキームを用いた（Ｚｈｏｕ，Ｚ．，Ｋｕｅｍｍｅｒｌｅ，Ｒ．，Ｑｉｕ，Ｘ．，Ｒｅｄｗｉｎｅ，Ｄ．，Ｃｏｎｇ，Ｒ．，Ｔａｈａ，Ａ．，Ｂａｕｇｈ，Ｄ．Ｗｉｎｎｉｆｏｒｄ，Ｂ．，Ｊ．Ｍａｇ．Ｒｅｓｏｎ．１８７（２００７）２２５；Ｂｕｓｉｃｏ，Ｖ．，Ｃａｒｂｏｎｎｉｅｒｅ，Ｐ．，Ｃｉｐｕｌｌｏ，Ｒ．，Ｐｅｌｌｅｃｃｈｉａ，Ｒ．，Ｓｅｖｅｒｎ，Ｊ．，Ｔａｌａｒｉｃｏ，Ｇ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌ．Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ．２００７，２８，１１２８）。スペクトル当り合計６１４４（６ｋ）のトランジェントを取得した。所有権のあるコンピュータプログラムを用いて、定量的１３Ｃ｛１Ｈ｝ＮＭＲスペクトルを処理し、積分し、その積分値から関連する定量的特性を定めた。溶剤の化学シフトを用いて、３０．００ｐｐｍにおけるエチレンブロック（ＥＥＥ）の中心メチレン基に対して、すべての化学シフトを間接的に参照した。このアプローチは、たとえこの構造単位が存在しないときにも同等の参照を可能にした。エチレンの取り込みに対応する特徴信号を観察したＣｈｅｎｇ，Ｈ．Ｎ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １７（１９８４），１９５０）。２，１エリトロ部位欠陥に対応する特徴信号を観察したため（Ｌ．Ｒｅｓｃｏｎｉ，Ｌ．Ｃａｖａｌｌｏ，Ａ．Ｆａｉｔ，Ｆ．Ｐｉｅｍｏｎｔｅｓｉ，Ｃｈｅｍ．Ｒｅｖ．２０００，１００（４），１２５３、Ｃｈｅｎｇ，Ｈ．Ｎ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １９８４，１７，１９５０、およびＷ−Ｊ．Ｗａｎｇ ａｎｄ Ｓ．Ｚｈｕ，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ２０００，３３，１１５７に記載されるとおり）、決定した特性に対する部位欠陥の影響に対する補正が必要であった。他のタイプの部位欠陥に対応する特徴信号は観察しなかった。ワン（Ｗａｎｇ）ら（Ｗａｎｇ，Ｗ−Ｊ．，Ｚｈｕ，Ｓ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３３（２０００），１１５７）の方法を用い、１３Ｃ｛１Ｈ｝スペクトルのスペクトル領域全体にわたる複数の信号の積分によって、コモノマーフラクションを定量化した。この方法を選択したのは、その頑健な性質および必要なときに部位欠陥の存在を考慮できることのためであった。遭遇したコモノマー含有量の全範囲にわたる適用性を増加させるために、積分領域をわずかに調整した。ＰＰＥＰＰ配列の単離エチレンしか観察されない系に対しては、存在しないことが既知である部位の非ゼロ積分値の影響を低減させるようにワンらの方法を修正した。このアプローチは、こうした系に対するエチレン含有量の過大評価を低減するものであり、これは絶対エチレン含有量を定めるために用いる部位の数を次のとおりに低減させることによって達成した。
Ｅ＝０．５（Ｓββ＋Ｓβγ＋Ｓβδ＋０．５（Ｓαβ＋Ｓαγ））

この部位の組を用いることによって、対応する積分方程式は次のとおりになる。
Ｅ＝０．５（Ｉ_Ｈ＋Ｉ_Ｇ＋０．５（Ｉ_Ｃ＋Ｉ_Ｄ））
ここではワンらの論文（Ｗａｎｇ，Ｗ−Ｊ．，Ｚｈｕ，Ｓ．，Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ ３３（２０００），１１５７）で用いているものと同じ表記法を用いている。絶対プロピレン含有量に対して使用した等式は修正しなかった。モル分率から、モルパーセントコモノマー取り込みを算出した。
Ｅ［ｍｏｌ％］＝１００＊ｆＥ モル分率から、重量パーセントコモノマー取り込みを算出した。Ｅ［ｗｔ％］＝１００＊（ｆＥ＊２８．０６）／（（ｆＥ＊２８．０６）＋（（１−ｆＥ）＊４２．０８））カクゴ（Ｋａｋｕｇｏ）ら（Ｋａｋｕｇｏ，Ｍ．，Ｎａｉｔｏ，Ｙ．，Ｍｉｚｕｎｕｍａ，Ｋ．，Ｍｉｙａｔａｋｅ，Ｔ．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ １５（１９８２）１１５０）の分析方法を用いて、３つ組レベルのコモノマー配列分布を定めた。この方法はその頑健な性質のために選択したものであり、より広範囲のコモノマー含有量に対して適用性を増加させるために、積分領域をわずかに調整した。

引張り係数は、ＥＮ ＩＳＯ １８７３−２に記載される射出成形試料（１Ｂドッグボーン形状、厚さ４ｍｍ）を用いて、ＩＳＯ ５２７−２（クロスヘッドスピード＝１ｍｍ／ｍｉｎ；２３℃）に従って測定する。

引張り強度は、ＥＮ ＩＳＯ １８７３−２に記載される射出成形試料（１Ｂドッグボーン形状、厚さ４ｍｍ）を用いて、ＩＳＯ ５２７−２（クロスヘッドスピード＝５０ｍｍ／ｍｉｎ；２３℃）に従って測定する。

破断引張り歪みは、ＥＮ ＩＳＯ １８７３−２に記載される射出成形試料（１Ｂドッグボーン形状、厚さ４ｍｍ）を用いて、ＩＳＯ ５２７−２（クロスヘッドスピード＝５０ｍｍ／ｍｉｎ；２３℃）に従って測定する。

シャルピーノッチ付き衝撃強度は、ＥＮ ＩＳＯ １８７３−２に従って射出成形した８０ｘ１０ｘ４ｍｍ^３のテストバーを用いて、ＩＳＯ １７９ １ｅＡに従って２３℃にて定める。

シャルピーノッチなし衝撃強度は、ＥＮＩＳＯ １９０６９−２に従って調製した８０ｘ１０ｘ４ｍｍ^３の射出成形テスト試料を用いて、ＩＳＯ １７９ １ｅＵに従って２３℃にて定める。

ＩＰＴパンクチャーエネルギーは、ＩＳＯ ６６０３−２に従って定める。

２．実施例
２．１．比較例
比較例ＣＥ１〜ＣＥ６に対して、以下の表１に示した成分および量を用いて、以下にさらに説明するとおりに６つの繊維含有複合体を調製した。炭素繊維は不織布の形で用いた。すべての実施例において、共回転ツインスクリュー押出し機（コペリオン（Ｃｏｐｅｒｉｏｎ）のＺＳＫ ４０）を用いた。サイドフィーダとして、コペリオンＺＳＢ４０ツインスクリューサイドフィーダを用いた。

次のプロセスパラメータを用いた。
− スループット１００ｋｇ／ｈ
− スクリュー速度１００〜１５０ｒｐｍ
− バレル温度２５０℃フラット
− ５ｍｍの穴を有するダイプレート、３つの穴を開けた

例ＣＥ１〜ＣＥ３においてはプロピレンホモポリマー（ＰＰ Ｈｏｍｏ）を用い、例ＣＥ４〜ＣＥ６においては異相プロピレンコポリマーを用い、この異相プロピレンコポリマーはＣＥ１〜ＣＥ３のプロピレンホモポリマー（ＰＰ Ｈｏｍｏ）と、外部ゴムとで構成した。

プロピレンホモポリマー（ＰＰ Ｈｏｍｏ）、接着促進剤、添加剤、および例ＣＥ４〜ＣＥ６に対する外部ゴムを押出し機に供給し、３つのニーディングブロック（２度のＫＢ ４５／５／４０、その後のＫＢ ４５／５／２０ ＬＨ）および左回りの運搬構成要素からなる押出し機の第４のバレルにおいて溶融混練した。サイドフィーダを用いて、第６のバレルにおいて不織布を加えた。第８のバレルに位置し、３つのニーディングブロック（ＫＢ ４５／５／２０）からなる第２のニーディングゾーンを用いて、炭素繊維を均一に分散させた。

さらに、第８および第９のバレルの間に位置する２つのＴＭＥ構成要素（１つのＴＭＥ２２．５／２０および１つのＴＭＥ２２．５／２０ＬＨ）を用いて、炭素繊維をさらに分散させた。

比較例ＣＥ１〜ＣＥ６に対する次の複合体（表１）を調製した。

ＰＰ Ｈｏｍｏは、９０５ｋｇ／ｍ^３の密度と、２０ｇ／１０ｍｉｎのメルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ、ＩＳＯ １１３３）と、１６７℃の融解温度とを有するプロピレンホモポリマーである。

外部ゴムは、メタロセン触媒によるエチレンベースのオクテンコポリマーであり、８８２ｋｇ／ｍ^３の密度と、１．１ｇ／１０ｍｉｎのメルトフローレート（１９０℃、２．１６ｋｇ、ＩＳＯ １１３３）とを有する。

接着促進剤はＳＣＯＮＡ ＴＳＰＰ １０２１３ ＧＢであり、これはＢＹＫコメトラ（ＫＯＭＥＴＲＡ）が流通させている無水マレイン酸（ＭＡＨ）官能化ポリプロピレンであり、２００ｇ／１０ｍｉｎのＭＦＲ（１９０℃、２．１６ｋｇ、ＩＳＯ １１３３）と、０．８９〜０．９２ｇ／ｃｍ^３の密度と、２．０ｗｔ％のＭＡＨ含有量とを有する。

添加剤は安定化添加剤である。

炭素繊維は不織布であり、少なくとも８０ｗｔ％の炭素繊維を含み、ニードルパンチングによって生産される。平均繊維径は７μｍである。

２．２ 本発明の実施例
本発明の実施例ＩＥ１〜ＩＥ６に対して、以下の表２に示した成分および量を用いて、以下にさらに説明するとおりに６つの炭素繊維（ＣＦ）含有複合体を調製した。炭素繊維（ＣＦ）はエンドレス炭素繊維（ＣＦ）ロービングの形で用い、複合体は引き抜き成形プロセスにおいて、エンドレス炭素繊維（ＣＦ）を含浸するためのポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と、その後に含浸された炭素繊維（ＣＦ）をコートするための残りの第２の部分（ＰＢＭ２）とを用いて調製した。含浸ステップは、ポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）と接着促進剤（ＡＰ）の全量とを重量比１：１で融解配合することによって得られる予備化合物によって行った。含浸は、２１０℃を超えない温度において行った。コーティングステップの後、得られた炭素繊維（ＣＦ）強化材料を凝固し、切断して平均粒子長１０ｍｍ（ＩＥ１〜ＩＥ６）、７ｍｍ（ＩＥ１ａ）、および４ｍｍ（ＩＥ１ｂ）を有する粒子にした。

実施例ＩＥ１〜ＩＥ３、ＩＥ１ａ、およびＩＥ１ｂにおいては、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の唯一のポリマーとしてプロピレンホモポリマー（ＰＰ Ｈｏｍｏ）を用いた。含浸ステップおよびコーティングステップの両方に対して、同じタイプのポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ、ＰＰ Ｈｏｍｏ）を用いた。

実施例ＩＥ４〜ＩＥ６において、本発明による複合体のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は、プロピレンホモポリマー（ＰＰ Ｈｏｍｏ）と異相プロピレンコポリマー（ＰＰ Ｈｅｃｏ）とを含み、ＰＰ Ｈｅｃｏがポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の主要成分を構築した。含浸ステップに用いたポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）はＰＰ Ｈｏｍｏを含有し、一方でコーティングステップに用いたポリプロピレンベース材料の第２の部分（ＰＢＭ２）はＰＰ Ｈｅｃｏを含有した。

本発明の実施例ＩＥ１〜ＩＥ６、ＩＥ１ａ、およびＩＥ１ｂに対する次の複合体（表２）を調製した。

ＰＰ Ｈｏｍｏ ＨＪ１２０ＵＢは、ボレアリス（Ｂｏｒｅａｌｉｓ）が流通させているプロピレンホモポリマーであり、０．１４ｗ％の量の熱安定化および静電防止添加剤を含有する。このポリマーは、９０５ｋｇ／ｍ^３（ＩＳＯ１１８３）の密度と、７５ｇ／１０ｍｉｎ（２３０℃；２．１６ｋｇ；ＩＳＯ １１３３）のＭＦＲ_２とを有する。

接着促進剤としてＳＣＯＮＡ ＴＳＰＰ １０２１３ ＧＢを用い、これはＢＹＫコメトラが流通させている無水マレイン酸（ＭＡＨ）官能化ポリプロピレンであり、２００ｇ／１０ｍｉｎのＭＦＲ（１９０℃、２．１６ｋｇ、ＩＳＯ １１３３）と、０．８９〜０．９２ｇ／ｃｍ^３の密度と、２．０ｗｔ％のＭＡＨ含有量とを有した。

ＰＰ Ｈｅｃｏ ＥＥ０５０ＡＥは、ボレアリスが流通させているリアクタエラストマー修飾ポリプロピレンであり、９０５ｋｇ／ｍ^３の密度と、１１ｇ／１０ｍｉｎのメルトフローレート（２３０℃、２．１６ｋｇ、ＩＳＯ １１３３）と、３２．５ｗｔ％のＸＣＳ含有量とを有する。

三菱ケミカル・カーボンファイバーアンドコンポジッツ社（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｉｎｃ）のタイプＧＲＡＦＩＬ ３７−８００ＷＤ ３０Ｋ １．０％Ｒ ６．８０ ＫＧＳ ＭＬの炭素繊維（ＣＦ）ロービングを用いた。

２．３ 比較例および本発明の実施例の特性
ポリプロピレン複合体の機械的特性をテストするために、比較例ＣＥ１〜ＣＥ６および本発明の実施例ＩＥ１〜ＩＥ６の複合体粒子からテスト試料を生成し、これはエンゲル（Ｅｎｇｅｌ）ＥＶＣ３１０／１２０射出成形機において２５０℃の融解温度、１バール水圧の背圧、および１２５ｍｍ／ｓの空洞内の流頭速度にて行う射出成形プロセスに複合体を供することによって行った。

複合体の特性を、ＰＰ Ｈｏｍｏのみを含むポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を有する複合体については以下の表３に示し、（付加的に）ＰＰ Ｈｅｃｏを含むポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を有する複合体については表４に示す。

上記に説明したとおり、表３および表４に示されるポリマーマトリックスＭＦＲ_２は、複合体の成分ａ）ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）およびｃ）接着促進剤（ＡＰ）によって形成したポリマーマトリックス（ＰＭ）のＭＦＲ_２である。

表３および表４から分かるとおり、複合体の炭素繊維含有量の増加（ＣＥ１〜ＣＥ３、ＩＥ１〜ＩＥ３、ＣＥ４〜ＣＥ６、ＩＥ４〜ＩＥ６に対して２０〜４０ｗｔ％）によって、引張り係数および引張り強度が改善する。この傾向は、比較複合体および本発明の複合体の両方に対して見ることができる。しかし、本発明による複合体（ＩＥ１〜ＩＥ３、ＩＥ４〜ＩＥ６）に対する引張り係数および引張り強度の絶対値は、同じ炭素繊維（ＣＦ）含有量を有する比較複合体（ＣＥ１〜ＣＥ３、ＣＥ４〜ＣＥ６）に対するものよりもかなり良好であることが明らかである。よって、本発明の実施例において炭素繊維長（および粒子長）がより長いことは、引張り係数および引張り強度に対する正の影響を有する。

衝撃特性を比較するとき、より明瞭な状況が得られる。本発明の複合体に対するシャルピーノッチ付きおよびノッチなし衝撃強度の絶対値は、同じ炭素繊維（ＣＦ）含有量を有する比較複合体に対するものよりも明らかに高く、これらの比較複合体は押出し機において繊維を不織布として加えることによって生産したものであり、得られたペレットにおける繊維長は１．５ｍｍ未満であり、繊維はランダムに分散されている。本発明の複合体に対するシャルピーノッチ付きの値は、比較複合体に対するものよりも最大３倍（ＣＥ１−ＩＥ１；ＣＥ４−ＩＥ４）または４倍を超える高さ（ＣＥ３−ＩＥ３；ＣＥ６−ＩＥ６）である。シャルピーノッチなしの値は、比較例の最大１．５倍（ＣＥ２−ＩＥ２；ＣＥ３−ＩＥ３）または２倍を超える高さ（ＣＥ５−ＩＥ５）または２．５倍を超える高さ（ＣＥ６−ＩＥ６）である。

さらに、比較例に対しては、シャルピーノッチ付きおよびノッチなし衝撃強度の両方が、炭素繊維（ＣＦ）含有量の増加とともに減少する。このことは特に、引張り特性が炭素繊維（ＣＦ）含有量の増加とともに反対の傾向を示すために不利である。よって比較複合体では、満足できる引張り／衝撃バランスを達成することができない（表３および表４のＣＥ１〜ＣＥ６）。それとは対照的に、本発明の複合体（表３および表４のＩＥ１〜ＩＥ６）は、炭素繊維（ＣＦ）含有量の増加とともに増加するか、または少なくとも安定なシャルピーノッチ付きおよびノッチなし衝撃強度の両方を示す。ここではこの傾向が引張り特性と同じ方向であるため、本発明による複合体では優れた引張り／衝撃性能を達成できる。

ＩＰＴパンクチャーエネルギーも、同じ炭素繊維（ＣＦ）含有量を有する比較複合体よりも本発明の複合体に対して顕著に増加した値を示す。ＣＥ１、ＣＥ２、およびＣＥ３のそれぞれよりもＩＥ１およびＩＥ２に対する値は５０％より多く、さらにＩＥ３に対しては１５０％より多く増加している。ＣＥ４、ＣＥ５、およびＣＥ６のそれぞれよりもＩＥ４に対するＩＰＴ値は２倍を超える高さであり、ＩＥ５に対しては３倍を超える高さ、さらにＩＥ６に対しては４倍を超える高さである。

さらに表３および表４から、本発明の複合体の炭素繊維（ＣＦ）含有量を増加させることによって、ＩＰＴパンクチャーエネルギーをかなり改善できることが分かる。５６％（ＩＥ２−ＩＥ３）または３９％（ＩＥ４−ＩＥ５）のパンクチャーエネルギー増加を得ることができる。比較実施例に対しては、最大６％（ＣＥ５−ＣＥ６）の増加のみを観察する。この傾向も、本発明による複合体の優れた引張り／衝撃性能に付加的に寄与する。

以下の表５は、ＩＥ１に対して調製された、上に説明したとおり２０ｗｔ％の炭素繊維（ＣＦ）を含有する本発明の複合体の、炭素繊維（ＣＦ）長（よって粒子長）に依存する特性を示す。４ｍｍ、７ｍｍ、および１０ｍｍの炭素繊維（ＣＦ）長を比較している。

表５から分かるとおり、特許請求される範囲内の種々の炭素繊維（ＣＦ）長を有するすべてのテストした本発明の複合体の衝撃特性、引張り係数、および引張り強度は、１．５ｍｍ未満の繊維長を有する対応する比較例ＣＥ１よりもかなり良好な値を示す。

Claims (13)

1. ポリプロピレン複合体であって、
   ａ．前記複合体の総重量に基づいて３７．０〜９５．０ｗｔ％のポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）であって、前記ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）は
   プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）および
   プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）と異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）との重量比が１：５から１：２５の範囲の異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）を含む、ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）と、
   ｂ．前記複合体の総重量に基づいて４．５〜５０．０ｗｔ％の炭素繊維（ＣＦ）と、
   ｃ．前記複合体の総重量に基づいて０．５〜１３．０ｗｔ％の接着促進剤（ＡＰ）とを含み、
   前記複合体に含まれる前記炭素繊維（ＣＦ）はロービングの形であり、かつ４．０〜１７．０ｍｍの範囲の平均繊維長を有し、前記複合体は粒子の形で存在し、前記成分ａ）およびｃ）は、１２．０〜２５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲のＩＳＯ １１３３に従って測定したメルトフローレートＭＦＲ_２（２３０℃、２．１６ｋｇ）を有するポリマーマトリックス（ＰＭ）を形成し、前記複合体の平均粒子長は前記炭素繊維（ＣＦ）の前記平均繊維長に対応し、
   前記プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）は、
   ａ１．少なくとも１５０℃のＩＳＯ １１３５７−３に従って測定した融解温度、および／または
   ｂ１．前記プロピレンホモポリマー（ｈＰＰ）の総重量に基づいて４．０ｗｔ％以下の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量を有し、
   前記異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）は、
   ａ２．異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の総重量に基づいて５．０重量％超の低温キシレン可溶性成分（ＸＣＳ）含有量、および／または
   ｂ２．異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）の総重量に基づいて３０．０ ｍｏｌ％以下のコモノマー含有量
   を有する異相プロピレンコポリマー（ＨＥＣＯ）であり、
   前記ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および接着促進剤（ＡＰ）は、前記複合体中の唯一のポリマー化合物である、
   ポリプロピレン複合体。
2. 前記炭素繊維（ＣＦ）の前記平均繊維長は７．０〜１６．０ｍｍの範囲である、請求項１に記載のポリプロピレン複合体。
3. 前記炭素繊維（ＣＦ）の繊維の平均直径は５〜３０μｍの範囲である、請求項１または２に記載のポリプロピレン複合体。
4. 前記複合体は、前記複合体の総重量に基づいて１．０〜８．０ｗｔ％の接着促進剤（ＡＰ）を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のポリプロピレン複合体。
5. 前記接着促進剤（ＡＰ）は、極性化合物に由来する基を含有するポリプロピレンの群より選択され、前記基は酸無水物、カルボン酸、カルボン酸誘導体、一級および二級アミン、ヒドロキシル化合物、オキサゾリン、およびエポキシドより選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のポリプロピレン複合体。
6. 前記接着促進剤（ＡＰ）は無水マレイン酸官能化ポリプロピレンである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のポリプロピレン複合体。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合体の調製のためのプロセスであって、
   ａ．前記ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を提供するステップ、
   ｂ．前記接着促進剤（ＡＰ）を提供するステップ、
   ｃ．ステップａ）の前記ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）を融解し、ステップｂ）の前記接着促進剤（ＡＰ）を融解するステップ、
   ｄ．連続的なロービングの形の炭素繊維（ＣＦ）を提供するステップ、
   ｅ．ステップｃ）の前記ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）および前記接着促進剤（ＡＰ）と、ステップｄ）の前記炭素繊維（ＣＦ）とを組み合わせることによって、炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を得るステップ、
   ｆ．前記炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を凝固および切断して、４．０〜１７．０ｍｍの範囲の平均粒子長を有する粒子にするステップを含む、プロセス。
8. ステップａ）の前記ポリプロピレンベース材料（ＰＢＭ）の少なくとも一部と、ステップｂ）の前記接着促進剤（ＡＰ）の少なくとも一部または全量とがステップｃ）において融解配合されて、それらがステップｅ）において前記炭素繊維（ＣＦ）と組み合わされる前に予備化合物を形成する、請求項７に記載のプロセス。
9. ステップｅ）は、最初にステップｄ）の前記炭素繊維（ＣＦ）をステップｃ）の前記ポリプロピレンベース材料の第１の部分（ＰＢＭ１）および前記接着促進剤（ＡＰ）の一部または全部に含浸し、その後こうして含浸された前記炭素繊維（ＣＦ）をステップｃ）の前記ポリプロピレンベース材料の残りの第２の部分（ＰＢＭ２）および残りの前記接着促進剤（ＡＰ）でコートし、したがって炭素繊維（ＣＦ）強化ポリプロピレン材料を得ることによって行われる、請求項７または８に記載のプロセス。
10. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合体を含む物品。
11. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合体を射出成形ステップに供することによって得ることができる物品。
12. 前記物品に含まれる前記炭素繊維（ＣＦ）の前記平均繊維長は、前記複合体に含まれる前記炭素繊維（ＣＦ）の前記平均繊維長以下である、請求項１０または１１に記載の物品。
13. 少なくとも１５０ＭＰａのＩＳＯ５２７−２に従って測定した引張り強度と、少なくとも８ｋＪ／ｍ^２のＩＳＯ１７９／１ｅＡに従って測定したシャルピー衝撃強度（ノッチ付き）と、少なくとも５．５ＪのＩＳＯ ６６０３−２に従って測定したＩＰＴパンクチャーエネルギーとを有する物品の生産のための、請求項１〜６のいずれか一項に記載の複合体の使用。