JPH08319380A - 繊維強化樹脂組成物および成形品 - Google Patents

繊維強化樹脂組成物および成形品

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JPH08319380A
JPH08319380A JP12846795A JP12846795A JPH08319380A JP H08319380 A JPH08319380 A JP H08319380A JP 12846795 A JP12846795 A JP 12846795A JP 12846795 A JP12846795 A JP 12846795A JP H08319380 A JPH08319380 A JP H08319380A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、剛性、強度等の機械特性、耐環境
応力亀裂性に優れ、かつ軽量である樹脂組成物および成
形品を提供することにある。 【構成】 ポリオレフィン樹脂50〜90重量%および
引張弾性率30GPa以上であり、表面自由エネルギー
が40エルグ/cm2 未満である架橋ポリオレフィン繊
維50〜10重量%を含有することを特徴とする繊維強
化樹脂組成物。 【効果】 剛性、強度等の機械特性に優れ、また、従来
の繊維強化樹脂組成物に比べて、耐環境応力亀裂性に優
れ、しかも軽量である樹脂組成物が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化樹脂組成物に
関し、剛性、強度等の機械特性および耐環境応力亀裂特
性に優れ、特に中空成形体用材料として好適な繊維強化
樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】ポリオレフィン樹脂は易成形加工性、耐
薬品性等の特徴を有し、さらには軽量、経済的に安価で
あることから、化粧品、医薬品、トイレタリー用品、食
品等の包装材料等として広範囲に利用されてきた。これ
らの包装材料、特に中空成形法により成形された容器に
は、剛性、強度等の機械特性や耐環境応力亀裂性等が要
求される。これらの物性を向上させるために、近年では
ガラス繊維等との複合化による高剛性高強度材料の開発
が盛んに行われており、各種の無機強化材、無機フィラ
ー等の強化材をマトリックス樹脂に配合することによ
り、剛性、強度、耐熱性、寸法安定性等に優れた樹脂組
成物とすることができることが広く知られている。しか
しながら、配合する各種無機強化材等は比重が大きく、
これらをマトリックス樹脂に配合すると、その樹脂組成
物の剛性、強度等の機械特性は向上するが、重量は大幅
に増加し、金属材料等と比較して軽量であるという樹脂
材料の長所の一つを損なうだけでなく、これら無機強化
材とマトリックス樹脂の界面強度が弱いため、耐環境応
力亀裂性をも損なうという問題点がある。
【0003】これらの問題点を解決するために、無機強
化材の代わりに炭素繊維、アラミド繊維、高弾性高強度
のポリエチレン繊維の配合による複合化が検討されてお
り、剛性、強度等の機械特性の物性向上は可能であるこ
とが特開平6−9802号公報に記載されている。ま
た、シラン架橋ポリエチレン繊維を強化材として用いた
樹脂組成物が特開昭63−296927号公報および特
開昭64−26783号公報に記載されている。しか
し、これらの樹脂組成物は、繊維強化材とマトリックス
界面の接着強度が弱いため、得られる樹脂組成物の剛
性、強度等の機械特性が十分に向上しないという欠点が
ある。マトリックス樹脂がエポキシ樹脂等の極性基を持
つ樹脂である場合には、低温プラズマ処理やコロナ放電
処理により、繊維強化材に極性基を付与することにより
接着強度を改善することができるが、マトリックス樹脂
が極性基を持たないポリオレフィン樹脂等である場合に
は、繊維強化材としてシラン架橋ポリオレフィン繊維を
用いると、その分子構造内に極性基を有するがゆえに、
該繊維とマトリックス樹脂との界面における接着強度は
弱いものとなる。現在、トイレタリー用品分野等を中心
に、軽量で機械特性に優れ、耐環境応力亀裂性に優れる
中空成形容器に好適な樹脂組成物の開発が強く望まれて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来におけ
る問題点を解決することのできる、剛性、強度等の機械
特性および耐環境応力亀裂特性に優れた、繊維強化樹脂
組成物を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、高弾性を示す表
面自由エネルギーの低い架橋ポリオレフィン繊維をマト
リックス樹脂に配合することにより本発明に到達した。
すなわち、上記課題は、ポリオレフィン樹脂50〜90
重量%、および引張弾性率30GPa以上であり、表面
自由エネルギーが40エルグ/cm2 未満である架橋ポ
リオレフィン繊維50〜10重量%を含有することを特
徴とする繊維強化樹脂組成物、ポリオレフィン樹脂が、
JISK7210、条件4に準じて測定したメルトフロ
ーレートが0.01〜10g/10分であるポリエチレ
ン樹脂であることを特徴とする上記記載の繊維強化樹脂
組成物、架橋ポリオレフィン繊維が放射線照射により架
橋された架橋ポリエチレン繊維であることを特徴とする
上記記載の繊維強化樹脂組成物、上記記載の繊維強化樹
脂組成物を中空成形したことを特徴とする成形品、によ
って解決することができる。
【0006】本発明におけるポリオレフィン樹脂とは、
オレフィン類の単独重合体または共重合体であり、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンとα−オレ
フィンとの共重合体等が挙げられ、該α−オレフィンと
しては、例えば1−ブテン、1−ヘキセン等が挙げられ
る。本発明のポリオレフィン樹脂は、1種類でも、2種
類以上を組み合わせたものでもよい。本発明に用いるポ
リオレフィン樹脂には、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸
収剤、加工性改良剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、顔
料、染料、充填剤等の通常のポリオレフィン樹脂に用い
る各種添加剤と組み合わせて使用してもよい。
【0007】本発明に用いるポリオレフィン樹脂は、メ
ルトフローレート(JIS K7210、条件4に準じ
て測定:以下MFRと略す)が0.01〜10g/10
分、好ましくは0.2〜3.0g/10分の範囲内であ
る。MFRが0.01g/10分未満のものおよび10
g/10分を越えるものについては、成形加工性が著し
く低下するため適していない。
【0008】本発明に用いる架橋ポリオレフィン繊維
は、ポリオレフィン繊維の架橋処理を行ない、JIS
R7601に準じて測定した引張弾性率が30GPa以
上、表面自由エネルギーが40エルグ/cm2 未満であ
り、繊維径が5〜100μmの範囲内、繊維長が0.2
〜2mmの範囲内にあるものが好ましい。本発明におい
て架橋ポリオレフィン繊維の表面自由エネルギーは、水
およびヨウ化メチレンを用いて測定した接触角より求め
ることができ、特開昭61−241330号公報に示さ
れた方法に準じて求めることができる。架橋ポリオレフ
ィン繊維の引張弾性率が30GPa未満であると該樹脂
組成物の機械特性の十分な改善効果が得られない。ま
た、架橋ポリオレフィン繊維の表面自由エネルギーが4
0エルグ/cm2 以上であると、マトリックスとなる
ポリオレフィン樹脂との接着強度が低下し、該樹脂組成
物の機械特性の十分な改善効果が得られない。さらに、
架橋ポリオレフィン繊維の繊維径が5μm未満であると
該樹脂組成物の機械特性の十分な改善効果が得られず、
100μmを越えると成形加工性が低下するだけでな
く、該樹脂組成物の機械特性が改善されない。さらに、
架橋ポリオレフィン繊維の繊維長が0.2mm未満であ
ると、該樹脂組成物の機械特性や耐環境応力亀裂性の十
分な改善効果が得られず、2mmを越えると混練時や成
形時に架橋ポリオレフィン繊維が変形し該樹脂組成物の
機械特性が十分に改善されなかったり、押出機内部での
詰まりやゲル発生の原因となる。
【0009】本発明における架橋ポリオレフィン繊維
は、ポリオレフィン樹脂を溶融紡糸し、得られた繊維を
延伸配向後、架橋させることにより得られるものであ
る。架橋させるための方法としては、放射線照射により
架橋させる方法、架橋剤、架橋助剤を同時に溶融混合す
る方法等が挙げられる。中でも放射線照射による方法
は、操作が簡便で、短時間のうちに架橋処理を行うこと
ができるため好ましい。架橋するポリオレフィン樹脂の
種類は特に限定されないが、MFR0.45〜1.2g
/10分の範囲内にあるものが、繊維状に加工しやすく
好ましい。ポリオレフィン樹脂を溶融紡糸するための方
法としては、通常のポリオレフィン延伸糸用原糸の製造
方法、および同延伸糸の製造方法が挙げられる。また、
ポリオレフィン繊維に延伸処理を施すと、高弾性高強度
の繊維が得られるため、元の長さの3〜15倍に延伸処
理することが好ましい。
【0010】本発明に用いる照射のための放射線として
は、電子加速器よりの電子線、γ線およびX線等の電離
性放射線が使用される。線量率、照射温度および照射時
間は照射されたポリオレフィン繊維が必要なだけの架橋
を形成し、しかも放電破壊等の劣化を生じないような範
囲の値でなければならない。好ましい線量率、照射温度
および照射時間は、架橋するポリオレフィン樹脂のMF
R、結晶化度、添加剤の種類等により異なり、目的とす
る架橋ポリオレフィン繊維の物性を満たす範囲となるよ
うに決められる。本発明において放射線照射によるポリ
オレフィン樹脂の放電破壊を防止するために、あるいは
放射線照射によるポリオレフィン樹脂の架橋を促進する
ために、放射線照射を施すポリオレフィン繊維にあらか
じめジブロバギルマレート等の老化防止剤を配合しても
よい。
【0011】ポリオレフィン樹脂および架橋ポリオレフ
ィン繊維の配合割合は樹脂組成物の用途によって任意に
選ぶことができるが、通常は最終的に得られる樹脂組成
物に対して架橋ポリオレフィン繊維として10〜50重
量%の範囲である。架橋ポリオレフィン繊維の配合量が
10重量%未満だと該樹脂組成物の機械特性の十分な改
善効果が得られない。また、架橋ポリオレフィン繊維の
配合量が50重量%を越える場合には、組成物の溶融状
態における流動性が低下するため、押出し等の各工程に
おける作業性が低下し、さらには、均一な混合分散状態
が得られなくなるため該樹脂組成物で構成される成形品
の外観が悪くなる。
【0012】本発明においてポリオレフィン樹脂の配合
割合は50〜90重量%が好ましい。50重量%未満で
は組成物の溶融状態における流動性が低下するため成形
加工性が低下し成形品の外観が悪くなる。また、90重
量%を越えると樹脂組成物の機械特性の改善効果が不充
分となる。
【0013】本発明の繊維強化樹脂組成物は、ポリオレ
フィン樹脂のペレット、粒状物、あるいは粉末と架橋ポ
リオレフィン繊維をドライブレンドした後、通常の単軸
または二軸押出機のような押出機中で溶融混合し、押出
後冷却することによって得られる。
【0014】本発明の繊維強化樹脂組成物は、各種の方
法で成形品とすることができるが、中でも中空成形法に
より得られる成形品は、発明による効果が大きく、好ま
しい。中空成形法としては、ダイレクトブロー成形、イ
ンジェクションブロー成形、延伸ブロー成形等が挙げら
れる。
【0015】
【実施例】
架橋ポリオレフィン繊維I〜VI 以下の仕様による延伸用原糸(ストランド)の製造装置
を用いて架橋ポリオレフィン繊維を製造した。スクリュ
ー径20mmφ、スクリュー有効長(L/D)20、ス
クリュー圧縮比3.0のフルフライト型スクリューおよ
び、ダイ長さ240mm、ダイ出口内径1mmφ、ダイ
L/D=40のダイ。架橋ポリオレフィン繊維用樹脂と
して、MFR0.5g/10分の高密度ポリエチレン樹
脂(商品名シヨウレックスS6006M、昭和電工
(株)製)を用い、押出機供給部、同溶融圧縮部、同計
量部、同ダイ部の設定温度を各々170℃、200℃、
220℃、220℃に設定し、スクリュー回転数30r
pmとし、引取機にて150m/分の速度で引取ること
により、外径250μmφからなるポリエチレン繊維を
製造した。得られたポリエチレン繊維は、続いて沸騰水
槽中で11倍に延伸配向させた。次に、このポリエチレ
ン繊維に、表1に示す各種の架橋処理を行なった。放射
線処理の場合、所定の量の電子線を加速エネルギー1.
5MeV、線量率0.2Mrad/秒照射し、架橋ポリ
オレフィン繊維を製造した。また、特開昭63−296
927号公報に記載の方法に基づいて、シラン架橋ポリ
エチレン繊維を作製した。製造した架橋ポリオレフィン
繊維の弾性率は、JIS R7601に基づいて測定を
行った。さらに、架橋ポリオレフィン繊維の表面自由エ
ネルギーは、特開昭61−241330号公報に記載の
方法に基づいて、水およびヨウ化メチレンとの接触角を
測定することにより算出した。得られた架橋ポリオレフ
ィン繊維を表1に示す。
【0016】(実施例1〜5および比較例1〜8)前記
架橋ポリオレフィン繊維を1mmの長さに切断し、表2
の配合比となるようにポリオレフィン樹脂とドライブレ
ンドし、単軸押出機で溶融混合後、ペレット化した。ポ
リオレフィン樹脂としては、(A)MFR0.25g/
10分の高密度ポリエチレン樹脂(商品名シヨウレック
スS6002FD、昭和電工(株)製)、(B)MFR
3.0g/10分の高密度ポリエチレン樹脂(商品名シ
ヨウレックス5020、昭和電工(株)製)、(C)M
FR20g/10分の高密度ポリエチレン樹脂(商品名
シヨウレックスT7300FL、昭和電工(株)製)を
用いた。架橋ポリオレフィン繊維強化ポリオレフィン樹
脂組成物のペレットは、以下の仕様の単軸押出機を用い
て製造した。スクリュー径50mmφ、スクリュー有効
長(L/D)20、スクリュー圧縮比3.0のフルフラ
イト型スクリュー。押出機供給部、同溶融圧縮部、同計
量部、同ダイ部の設定温度を各々150℃、180℃、
200℃、200℃に設定し、スクリュー回転数40r
pmで溶融ストランドを押出し、30℃の冷却水槽中で
固化した後、カッターでペレット状に切断した。製造し
た樹脂組成物ペレットは、JIS K7074に基づい
て曲げ弾性率を、JIS K7073に基づいて引張強
度(降伏)をそれぞれ測定した。結果を表2に示す。ま
た、住友重機(株)製BEKUM−SE91中空成形機
を用いて、上記樹脂組成物ペレットから中空成形容器
(380ml偏平瓶)を製造した。該中空成形機の押出
機設定温度は、押出機供給部、同溶融圧縮部、同計量
部、同ダイ部を各々150℃、170℃、175℃、1
80℃に設定し、スクリュー回転数25rpmでパリソ
ンを押出し、金型冷却温度20℃にて中空成形容器を製
造した。製造した中空成形容器の耐環境応力亀裂性(F
50)はASTM D2561に準ずる方法で測定し
た。結果を表2に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】本発明の繊維強化樹脂組成物は、剛性、
強度等の機械特性に優れており、従来の繊維強化樹脂組
成物に比べて、耐環境応力亀裂性に優れ、しかも軽量で
あるため、トイレタリー用品容器、工業用薬品缶、灯油
缶等の中空成形容器用材料に好適である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン樹脂50〜90重量%、
    および引張弾性率30GPa以上であり、表面自由エネ
    ルギーが40エルグ/cm2 未満である架橋ポリオレフ
    ィン繊維50〜10重量%を含有することを特徴とする
    繊維強化樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 ポリオレフィン樹脂が、JIS K72
    10、条件4に準じて測定したメルトフローレートが
    0.01〜10g/10分であるポリエチレン樹脂であ
    ることを特徴とする請求項1記載の繊維強化樹脂組成
    物。
  3. 【請求項3】 架橋ポリオレフィン繊維が放射線照射に
    より架橋された架橋ポリエチレン繊維であることを特徴
    とする請求項1または2記載の繊維強化樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか一項記載の繊維
    強化樹脂組成物を中空成形したことを特徴とする成形
    品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003026881A (ja) * 2001-07-23 2003-01-29 Chubu Electric Power Co Inc 複合樹脂組成物とその製法およびその成形体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003026881A (ja) * 2001-07-23 2003-01-29 Chubu Electric Power Co Inc 複合樹脂組成物とその製法およびその成形体
JP4500469B2 (ja) * 2001-07-23 2010-07-14 中部電力株式会社 複合樹脂組成物とその製法およびその成形体

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