JPH04335040A - ガラス繊維強化ポリオレフイン系樹脂複合体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建材、構造材等として
使用される繊維強化ポリオレフイン系樹脂複合体の成形
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ポリオレフイン系樹脂中に、ガラ
ス繊維を含有させ、樹脂成形品の機械的強度、耐久性等
の品質を向上させた成形品はよく知られている。

【０００３】しかしながら、一般にポリオレフイン系樹
脂は、ポリ塩化ビニル系樹脂等その他の合成樹脂と異な
り、極性に乏しいので他の材料との接着性が劣るという
問題がある。従って、ガラス繊維とポリオレフイン系樹
脂との密着性が必ずしも十分ではないので、他の樹脂の
場合のように強力な補強効果が得られなかった。

【０００４】そこで、従来は例えば特開昭６２−５７４
２８号公報記載のように、有機シラン化合物もしくは不
飽和カルボン酸等で変性されたポリプロピレン樹脂を含
むポリプロピレン樹脂を用いることによりこの点を改善
しようとした技術が開示されている。

【０００５】

【本発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来
技術では、変性されたポリプロピレン樹脂を含まない場
合に比べて、確かに機械的強度や耐久性等はある程度改
善されるが、結晶性ポリプロピレン樹脂中に占める変性
ポリプロピレン樹脂の割合は１０〜７０重量％であり、
この変性ポリプロピレン樹脂が強化繊維に対して１００
％接するわけではないので、その改善程度には限界があ
り、所期の品質を具備したものが得られるとは限らなか
った。

【０００６】又、上記の変性されたポリプロピレン樹脂
は、通常のポリプロピレンに比し高価であり、これがマ
トリックス中で均一に且つ高密度で分散している状態で
は、この変性ポリプロピレン樹脂が相当無駄に使用され
ていることになり、コスト的に引き合わないのが現状で
あった。

【０００７】本発明は、叙上の如き従来技術の欠点を解
消し、変性ポリプロピレン樹脂の本来の役割を損なうこ
となく企業化可能な繊維強化ポリオレフイン系樹脂複合
体を提供することを目的としてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決する為の手段】本発明は、ポリオレフイン
系樹脂中に、ガラス繊維が含有されてなるガラス繊維強
化ポリオレフイン系樹脂複合体において、ガラス繊維が
、有機シラン化合物もしくは不飽和カルボン酸で変性さ
れたポリオレフイン系樹脂で被覆されていることを特徴
とするガラス繊維強化ポリオレフイン系樹脂複合体をそ
の要旨とするものである。

【０００９】即ち、本発明においては、通常のポリオレ
フイン系樹脂に比べて、ガラス繊維との接着性に富む変
性ポリオレフイン系樹脂を、ガラス繊維との界面のみに
存在させることにより本来の目的である接着性の改善を
図ることを狙いとしたものである。

【００１０】本発明に於いて、主体となる樹脂或いは変
性樹脂として用いるポリオレフイン系樹脂としては、オ
レフイン系重合体の全般を指し、塩化ビニルやアクリロ
ニトリルのように極性基を持ったビニル系化合物は含ま
ない。

【００１１】しかして、具体的には、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリ１−ブテン、ポリ４−メチル１−ペ
ンテン等が挙げられ、これらは、結晶性ポリマー、非晶
性ポリマーの如何を問わず、又ホモポリマーのみならず
、上記ポリオレフイン系樹脂の複数成分を含むランダム
コポリマー、ブロックコポリマーも含まれる。

【００１２】本発明において、有機シラン化合物もしく
は不飽和カルボン酸で変性されたポリオレフイン系樹脂
は、上記のポリオレフイン系樹脂を、有機過酸化物等の
触媒の存在下で有機シラン化合物、或いは不飽和カルボ
ン酸化合物等の変性剤を用い、熱処理することによって
得られる。これら変性剤のグラフト率は通常０．０１〜
１０重量％が好適である。

【００１３】しかして、上記変性剤を具体的に挙げると
、ビニルトリエトキシシラン、メタアクリロイルオキシ
トリエトキシシラン、メタアクリロイルオキシトリメト
キシシラン等の有機シラン化合物、アクリル酸、マレイ
ン酸、フマール酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸
等の不飽和カルボン酸等が挙げられる。

【００１４】その他これら不飽和カルボン酸の無水物、
酸ハライド、アミド、イミド、エステル及び金属塩等も
挙げられ、具体的には無水マレイン酸、マレイミド、ア
クリル酸ナトリウム等があり、特にジカルボン酸の無水
物が好適である。

【００１５】又、触媒として用いられる上記有機過酸化
物としては、アルキルパーオキサイド、アリールパーオ
キサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシカーボネ
イト、パーオキシカルボネイト等が挙げられる。

【００１６】具体的には第三ブチルパーオキシイソプロ
ピルカーボネイト、ジ第三ブチルジパーオキシフタレー
ト、第三ブチルジパーオキシアセテート、メチルエチル
ケトンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイ
ド等が挙げられる。

【００１７】上記のポリオレフイン系樹脂を、上記変性
剤及び上記触媒を用いて変性する場合の各成分の配合割
合は、通常、ポリオレフイン系樹脂１００重量部に対し
て、変性剤が０．０１〜１０重量部、変性剤１００重量
部に対して有機過酸化物５〜８０重量部とするのが好ま
しい。

【００１８】本発明では、強化繊維としてガラス繊維を
用いるのであって、合成樹脂の補強に用いられるガラス
繊維であれば全て採用可能である。又、その繊維の直径
は５〜３０μｍのものが好適である。

【００１９】又、予めこのガラス繊維をビニルシラン、
置換されたアルキルシラン、ジアミノアルキルシラン等
の接着助剤を添加した適当な表面処理剤によって前処理
をしたものを使用するのが好ましい。繊維の形状として
は、ロービングやチョップドストランドマット、クロス
マット、ラミマットなどが挙げられ、これらのロービン
グやマットをそれぞれ単独で或いは複数枚を重ねて用い
ることが出来る。

【００２０】本発明において、ガラス繊維の表面を変性
ポリオレフイン樹脂で被覆する方法としては、変性ポリ
オレフイン樹脂の粉末を分散媒に均一に分散して懸濁液
とし、この中にガラス繊維を連続的に通過させる方法、
変性ポリオレフイン樹脂の粉末をタンクの中に入れ、空
気等の圧力気体を用いて流動化させ、所謂流動床を形成
し、この流動床内を通過させる方法、押出機により変性
ポリオレフイン樹脂を溶融混練しつつ押し出す際に、押
出被覆方法を用いて、ガラス繊維に被覆する方法等が挙
げられる。

【００２１】次に、叙上の本発明ガラス繊維強化ポリオ
レフイン系樹脂複合体を製造する方法について述べる。 先ず、主体となる合成樹脂のガラス繊維による補強構造
としては、種々のものが挙げられる。

【００２２】フイラメントを粉砕して得られた短繊維を
、三次元の方向に均一に複合体内に分散させたもの、連
続繊維が互いに交絡して形成したマットに主体となる合
成樹脂を含浸させたもの、連続繊維を一方向に並設し、
これに主体となる合成樹脂を含浸させたもの、ガラスク
ロスのように、複数の方向に連続繊維を配置したシート
、織物等に主体となる合成樹脂を含浸させたもの等の他
、これらのものの複数例を併用したものなどが挙げられ
る。

【００２３】次に、上記のような補強構造のものを得る
には、変性ポリオレフイン樹脂を被覆したガラス繊維か
らなるシート或いはマットに、主体となる合成樹脂シー
トを加熱加圧して積層する方法、変性ポリオレフイン樹
脂を被覆したガラス繊維からなるシート或いはマットに
対して、主体となる合成樹脂であるポリオレフイン系樹
脂製粉粒体を付着し、これをプレス機を用いて加熱加圧
して一体化する方法、変性ポリオレフイン樹脂を被覆し
たガラス短繊維と、上記粉粒状のポリオレフイン樹脂と
を、空気中もしくは液体中で混合したものを加熱加圧し
て一体化する方法、変性ポリオレフイン樹脂を被覆した
ガラス繊維と、主体となるポリオレフイン樹脂製繊維と
を混織したものを、加熱加圧して一体化する方法、変性
ポリオレフイン樹脂を被覆したガラス繊維に対して、溶
融したポリオレフイン樹脂を含浸させる方法等が挙げら
れる。

【００２４】

【作用】本発明は、ポリオレフイン系樹脂中に、強化繊
維としてガラス繊維が含有されてなるガラス繊維強化ポ
リオレフイン系樹脂複合体において、ガラス繊維が、有
機シラン化合物もしくは不飽和カルボン酸で変性された
ポリオレフイン系樹脂で被覆されていることを特徴とす
るガラス繊維強化ポリオレフイン系樹脂複合体であるか
ら、主体となる合成樹脂であるポリオレフイン系樹脂と
、強化繊維であるガラス繊維とは、ガラス繊維を被覆し
ている有機シラン化合物もしくは不飽和カルボン酸で変
性されたポリオレフイン系樹脂を介して接するので、主
体となる合成樹脂とガラス繊維とは強固に接着する。

【００２５】従って、性能的には強化繊維の本来の利点
が発揮され、高い機械的特性、耐久性を有する複合体が
得られる。

【００２６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照しながら詳
細に説明する。図１は、本発明ガラス繊維強化合成樹脂
複合体を製造する為の製造装置の一例を示す概略説明図
、図２は、同上の他の一例を示す概略説明図である。 実施例１ 図１において、Ｆ１はガラスロービングであって巻重し
たボビンから連続的に逐次巻き戻される。１は粉粒状の
マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂の流動層２を形成す
る為のタンクであって、底部には、底壁に近接して多く
の気体噴出孔３を穿設した流動層２を支持する中仕切板
４が設けられている。

【００２７】５は気体流入孔である。６は振動バー、Ｆ
２は表面にマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂粉粒体が
付着したロービング、７、７・・は加熱ロールであって
、上下に配置されたものを一組とし、これを成形材料の
流れ方向に２組並設している。

【００２８】この加熱ロール７、７・・は変性ポリプロ
ピレン樹脂粉粒体が付着したガラスロービングＦ２を、
加熱、加圧し、以てガラス繊維間に変性ポリプロピレン
樹脂を含浸させる為のものである。

【００２９】８、８は上下に配置された一対の冷却・引
き取りロール、９、９は加熱ロール７、７・・の手前に
上下に配置され、加熱ロール７、７・・によって、ガラ
スロービングＦ２を上下からサンドイッチするポリプロ
ピレン製シートである。

【００３０】そして、叙上の成形装置を用い、次のよう
にして本発明複合体を製造した。Ｆ１としては、繊維径
２３μｍ、番手４４００ｇ／Ｋｍのガラスロービングを
、有機シラン化合物により表面処理をなし、更にこれを
ポリエステル系化合物で収束処理したものを用い、流動
層２を形成する樹脂は、市販の成形用結晶性プロピレン
ホモポリマー（ＭＦＲ＝３０ｇ／１０ｍｉｎ）１００重
量部に対して、無水マレイン酸５重量部とシクロヘキサ
ノンパーオキサイド１重量部とを配合し、これを約２２
０℃で混練処理して変性ポリプロピレン樹脂とし、次に
、このマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂を、液体窒素
の存在下で最大粒径が約４００μｍ、平均粒径が約２０
０μｍの微粉体となるように冷凍粉砕し、常温下のタン
ク１の中に投入した。

【００３１】一方、気体流入孔５から空気を圧送し、中
仕切板４の気体噴出孔３より空気を噴出させ、マレイン
酸変性ポリプロピレン樹脂微粉体の流動層２を形成、次
にこの流動層２の中に、Ｆ１を連続的に導入しつつロー
ビング状のものを帯状に開繊し、且つその表面にマレイ
ン酸変性ポリプロピレン樹脂の粉粒体を付着させた。冷
凍粉砕されたマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂微粉体
は、常温下のタンク内では、僅かに粘着性を帯びている
ので、この粘着性を利用して付着することができる。

【００３２】このときの付着量は、振動バー６等で振る
い落とす操作を行うことにより、ガラス繊維１００ｇに
対して５ｇ程度になるようにした。次に、かくして得ら
れたＦ２を、ポリプロピレン製シート９、９でサンドイ
ッチしながら、それぞれ１８０℃に温度設定されている
加熱ロール７、７間に送入し、加熱と加圧を行い、樹脂
成分をガラスフイラメント間に充分含浸させた状態で積
層した。

【００３３】このときのポリプロピレン製シート９、９
は、市販の成形用ポリプロピレンホモポリマー（ＭＦＲ
＝５ｇ／１０ｍｉｎ）を材料とし、押出機を用いて厚み
０．１ｍｍのシートに成形したものを用いた。

【００３４】次いで、冷却ロール８、８で冷却しつつ引
き取り、厚み０．２ｍｍ、幅２００ｍｍの複合シートの
長尺ものを製造した。次に、このシートから、２００ｍ
ｍ四方の正方形に切断した切断片を作り、その複数枚を
繊維方向を揃えて重合わせ、平板用金型内に装入し、プ
レス機を用いて１９０℃、面圧２０Ｋｇ／ｃｍ２　の条
件でプレス成形し、最終的に厚さ３ｍｍの複合シートＳ
１を得た。 比較例１ ガラスロービングＦ１をタンク２の中に導入しなかった
こと、及びサンドイッチするポリプロピレン製シート９
、９として、実施例１で使用したマレイン酸変性ポリプ
ロピレン樹脂と、同じく実施例１で使用した市販の成形
用ポリプロピレンホモポリマーとを、重量比で１：９の
混合割合で配合した材料を用いて成形されたものである
こと以外は、実施例１と同様にして複合シートＳ２を得
た。 実施例２ 図２において、Ｆ３はガラスロービングであって巻重し
たボビンから連続的に逐次巻き戻される。

【００３５】１０は粉粒状のシラン変性ポリプロピレン
樹脂を分散してなる懸濁液１１が満たされたタンクであ
って、ガラスロービングＦ３を導入しつつこれを帯状に
広げ、ガラスフイラメント間に懸濁液１１が含浸し易い
ようにする為のローラー１２が配置されている。

【００３６】Ｆ４はこのようにして懸濁液１１が含浸し
たガラス繊維束、１３は熱風式加熱炉であって、ガラス
繊維束Ｆ４に熱風を吹きつけることにより懸濁液１１の
分散媒を蒸発させると共に、ガラス繊維束Ｆ４をモノフ
ィラメントに開繊する。１４はロータリカッターであっ
て、矢印方向に回転してモノフィラメントを引き取りな
がら、これを約１０ｍｍの長さに切断し、短繊維Ｆ５と
するものである。

【００３７】１５は熱風加熱加圧炉であって、その内部
及び前方には、成形材料が通過する為の成形通路に沿っ
て、上下一組の加圧ローラー１６、１６が多数組並設さ
れており、又、この成形通路に上記短繊維Ｆ５とこれを
サンドイッチするポリプロピレン製シート１７、１７と
からなる成形材料を移送する為の、ポリテトラフルオロ
エチレン強化ガラス布製のエンドレスダブルベルト１８
、１８が配設されている。

【００３８】ポリプロピレン製シート１７、１７は、エ
ンドレスダブルベルト１８、１８の入り口の上下に配置
されたボビンから連続的に繰り出され、成形通路に送り
込まれる。短繊維Ｆ５は、エンドレスダブルベルト１８
、１８の入り口に形成された段部１９上に、下部のポリ
プロピレン製シート１７を介して落下するようになされ
ている。

【００３９】２０、２０・・は冷却用ブロアー、２１、
２１・・・はエンドレスダブルベルト１８、１８の駆動
用ローラーである。しかして、叙上の成形装置を用い、
次の通りにして本発明複合体を製造した。Ｆ３としては
、繊維径１７μｍ、番手２２００ｇ／Ｋｍのガラスロー
ビングを有機シラン化合物により表面処理をなし、更に
これをポリエステル系化合物で収束処理したものを用い
、このＦ３をタンク１０内に導入して、懸濁液１１を含
浸させた。

【００４０】この懸濁液１１の中に分散する粉粒状のシ
ラン変性ポリプロピレン樹脂としては、市販の成形用結
晶性エチレン−プロピレンランダムコポリマー（ＭＦＲ
＝５０ｇ／１０ｍｉｎ）１００重量部に対して、メタア
クリロイルオキシトリエトキシシラン１重量部と、シク
ロヘキサノンパーオキサイド０．２５重量部とを配合し
、これを約２２０℃で混練処理して変性ポリプロピレン
樹脂を製造し、次いで、このシラン変性ポリプロピレン
樹脂を、液体窒素の存在下で最大粒径が３００μｍ、平
均粒径が２００μｍの微粉体となるように冷凍粉砕した
ものを用いた。

【００４１】しかして、シラン変性ポリプロピレン樹脂
を含浸したガラス繊維束Ｆ４は、２００℃の熱風が噴出
する熱風式加熱炉１３に送り込まれ、分散媒が蒸発せし
められ且つそのときの風圧で開繊させられる。そして開
繊させられたガラス繊維束Ｆ４は、熱風式加熱炉１３を
出ると、ロータリーカッター１４により切断されて長さ
約１０ｍｍの短繊維Ｆ５となる。

【００４２】このときの短繊維Ｆ５に付着しているシラ
ン変性ポリプロピレン樹脂のガラス繊維に対する割合は
、ガラス繊維１００ｇに対して５ｇの割合であった（こ
の付着量の調整は、懸濁液１１の濃度による）。次に短
繊維Ｆ５は、段部１９上にランダム層状になるように落
下集積され、エンドレスダブルベルト１８、１８によっ
て、ポリプロピレン製シート１７、１７を介して挾持さ
れつつ、炉内温度が２００℃に設定された熱風加熱加圧
炉１５の成形通路に導かれる。

【００４３】ポリプロピレン製シート１７は、市販の成
形用結晶性エチレン−プロピレンプロックコポリマー（
ＭＦＲ＝５ｇ／１０ｍｉｎ）を押出機を用いて厚み０．
１ｍｍのシートに成形したものを用いた。熱風加熱加圧
炉１５では、一定のクリアランスを保った加圧ローラー
１６、・・・によりガラスフイラメント間に充分に樹脂
成分を含浸させられ、引き続き冷却用ブロアー２０で冷
却しつつ引き取られ、厚み約１ｍｍ、幅２００ｍｍの複
合シートの長尺ものを製造した。

【００４４】次に、このシートから、２００ｍｍ四方の
正方形に切断した切断片を作り、その２枚を繊維方向を
揃えて重合わせ、平板用金型内に装入し、プレス機を用
いて１９０℃、面圧２０Ｋｇ／ｃｍ２　の条件でプレス
成形し、最終的に厚さ３ｍｍの複合シートＳ３を得た。 比較例２ シラン変性ポリプロピレン樹脂の付着したガラス繊維短
繊維Ｆ５の代わりに、目付け量６００ｇ／ｍ２　のガラ
スチョップドストランドマットを用いたこと、及びサン
ドイッチするポリプロピレン製シート１７、１７として
、実施例２で使用したシラン変性ポリプロピレン樹脂と
、同じく実施例２で使用した市販の成形用結晶性エチレ
ン−プロピレンランダムコポリマーとを、重量比で１：
９の混合割合で配合した材料を押出成形したものを用い
たこと以外は、実施例２と同様にして複合シートＳ４を
得た。

【００４５】叙上の各実施例及び比較例において得られ
た試験試料Ｓ１〜４について、以下の評価を行った。 ■．シートの任意の位置から１０ｍｍ四方のサンプルを
５片切り出し、３００℃の電気炉内で約３時間熱処理し
、樹脂成分を完全に燃焼させてシートのガラス含有率を
測定した。

【００４６】■．シートより幅２０ｍｍ、長さ１２０ｍ
ｍの曲げ試験片を切り出し、支点間距離１００ｍｍで３
点曲げ試験を行い、曲げ強度およびまげ弾性率を測定し
た。但し、曲げ試験は繊維強化方向で実施した。

【００４７】■．■と同様の曲げ試験において、試験片
に１０Ｋｇ／ｍｍ２　の応力が発生する曲げ荷重の負荷
−除去を５０回繰り返した後、試験片の状態を観察した
。 上記各試験の測定結果を表１に示す。

【００４８】（以下空白）

【００４９】

【表１】

【００５０】（注）表１において「白化発生」とは、ガ
ラスとポリオレフイン樹脂との界面の剥離が多数発生す
ることにより観察される現象である。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、ガラス繊維が、有機シラン化
合物もしくは不飽和カルボン酸で変性されたポリオレフ
イン系樹脂で被覆されていることを特徴とするガラス繊
維強化ポリオレフイン系樹脂複合体であるから、主体と
なる合成樹脂であるポリオレフイン系樹脂と、強化繊維
であるガラス繊維とは、ガラス繊維を被覆している有機
シラン化合物もしくは不飽和カルボン酸で変性されたポ
リオレフイン系樹脂を介して接するので、主体となる合
成樹脂とガラス繊維とは強固に接着する。

【００５２】従って、性能的には強化繊維の本来の利点
が発揮され、高い機械的特性、耐久性を有する複合体が
得られる。又、有機シラン化合物もしくは不飽和カルボ
ン酸で変性されたポリオレフイン系樹脂は、ガラス繊維
の表面のみに採用されているから、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明繊維強化樹脂複合体を製造する為の装置
の一例を示す説明図である。

【図２】同上における他の装置の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１　　タンク ２　　マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂の流動層７　
　加熱ロール ８　　冷却・引き取りロール ９　　ポリプロピレン製シート １０　　タンク １１　　懸濁液 １４　　ロータリカッター １５　　熱風加熱加圧炉 １６　　加圧ローラー １７　　ポリプロピレン製シート １８　　エンドレスダブルベルト １９　　段部 ２０　　冷却用ブロアー ２１　　エンドレスダブルベルト１８、１８の駆動用ロ
ーラー Ｆ１　　ガラスロービング Ｆ２　　マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂微粉体が付
着したロービング Ｆ３　　ガラスロービング Ｆ４　　ガラス繊維束 Ｆ５　　短繊維

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ポリオレフイン系樹脂中に、ガラス繊
   維が含有されてなるガラス繊維強化ポリオレフイン系樹
   脂複合体において、ガラス繊維が、有機シラン化合物も
   しくは不飽和カルボン酸で変性されたポリオレフイン系
   樹脂で被覆されていることを特徴とするガラス繊維強化
   ポリオレフイン系樹脂複合体。