JPH0994823A - 相容化剤およびその製造方法並びに該相容化剤を含有した樹脂複合材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 市販の相容化剤に低融点の液晶ポリマーを組
み合わせて反応させることによって生成したものを新た
な相容化剤として用いて樹脂複合材の素材間の接着性を
高め、また、かかる新たな相容化剤を用いて樹脂複合材
を製造する際の工程短縮を図る。 【解決手段】 複合材の各素材にそれぞれ相容する相容
化剤を添加して樹脂複合材を調製する樹脂複合材の製造
方法であって、単一の押出機３０の上流側で、上記複合
材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相容化
素材を互いに反応させて相容化剤を調製し、押出機の下
流側でこの調製された相容化剤と上記複合材の各素材と
を溶融混練せしめて樹脂複合材を調製することを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、樹脂複合材を製
造する際に使用され得る相容化剤およびその製造方法並
びに該相容化剤を含有した樹脂複合材およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マトリックス樹脂に強化材を複合
させて樹脂複合材を製造する場合、両者に相容する相容
化剤を添加することにより、両者間の接着性が向上して
複合化効果が増し、より物性の向上した樹脂複合材が得
られることは、一般に良く知られている。例えば、特開
平６−４１４４４号公報では、熱可塑性樹脂からなるマ
トリックス樹脂と、該マトリックス樹脂の最低成形可能
温度（結晶性のものにあっては融点）よりも高い液晶転
移温度を有する熱可塑性液晶樹脂とを複合化させるに際
して、両樹脂の双方に相容性を有する相容化剤を添加し
た上で、溶融させて押し出すようにしたものが開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な熱可塑性液晶樹脂（ＬＣＰ）複合材を製造するに際し
て、そのマトリックス樹脂（連続相）として、比較的低
コストで汎用性のあるポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を採
用した場合、このＰＰは反応性に乏しく、また、ＬＣＰ
はＬＣＰ以外の樹脂との相容性に乏しいので、市販の相
容化剤のうちで適用し得るものはかなり限られてくる。

【０００４】かかる材料系に適用可能なものとしては、
その分子内にＰＰと相容するＰＰ鎖とＬＣＰと反応し得
る官能基の両方が存在するものが有望であると考えられ
るが、本願発明者の研究によれば、市販の相容化剤で適
用し得ると思われるものは、いずれも熱的安定性が低
く、ＬＣＰ複合材の調製温度域では熱分解を起こしてし
まうことが分かった。つまり、ＰＰとＬＣＰと市販相容
化剤とを同時に押出機内に投入して材料を調製しようと
すると、狙いとする市販相容化剤とＬＣＰとの反応と、
市販相容化剤の熱分解とが同時に進行してしまうものと
考えられる。

【０００５】かかる問題に関して、本願発明者は更に研
究を重ねた結果、上記タイプの市販相容化剤（例えば無
水マレイン酸変性ＰＰ）と低融点の液晶ポリマーとを組
み合わせ、両者を前以て反応させて得られたものを新た
な相容化剤とみなして、ＰＰ−ＬＣＰ系に添加すること
により、ＰＰとＬＣＰとの接着性が向上することを見い
だした。

【０００６】そこで、この発明は、市販の相容化剤に低
融点の液晶ポリマーを組み合わせて反応させることによ
り、この反応で生成したものを新たな相容化剤として樹
脂複合材の調製時に適用し得ることに着目してなされた
もので、樹脂複合材の素材間の接着性を高め、また、か
かる新たな相容化剤を用いて樹脂複合材を製造する際の
工程短縮を図ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本願の請求項
１に係る発明(以下、第１の発明という)は、複合材の各
素材にそれぞれ相容する相容化剤を添加して樹脂複合材
を調製する樹脂複合材の製造方法であって、上記複合材
の各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相容化素
材を互いに反応させて相容化剤を調製し、この調製され
た相容化剤と上記複合材の各素材とを溶融混練せしめて
樹脂複合材を調製することを特徴としたものである。

【０００８】また、本願の請求項２に係る発明(以下、
第２の発明という)は、上記第１の発明において、単一
の押出機の上流側で上記相容化素材を互いに反応させて
相容化剤を調製し、上記押出機の下流側でこの調製され
た相容化剤と上記複合材の各素材とを溶融混練せしめて
樹脂複合材を調製することを特徴としたものである。

【０００９】更に、本願の請求項３に係る発明(以下、
第３の発明という)は、上記第２の発明において、上記
押出機の上流側と下流側とで調製温度が異なることを特
徴としたものである。

【００１０】また、更に、本願の請求項４に係る発明
(以下、第４の発明という)は、上記第３の発明におい
て、上記相容化素材の熱分解温度が上記複合材の各素材
の溶融温度よりも低く、上記押出機の上流側での調製温
度は下流側での調製温度よりも低く設定されていること
を特徴としたものである。

【００１１】また、更に、本願の請求項５に係る発明
(以下、第５の発明という)は、上記第２〜第４の発明の
いずれか一において、上流側へは、相容化剤素材ととも
に複合材素材の少なくとも一つが同時に供給されること
を特徴としたものである。

【００１２】また、更に、本願の請求項６に係る発明
(以下、第６の発明という)は、上記第５の発明におい
て、上記押出機の上流側での調製温度は下流側での調製
温度よりも低く設定されており、上流側へ同時に供給さ
れる複合材素材は、上流側領域の温度で溶融されること
を特徴としたものである。

【００１３】また、更に、本願の請求項７に係る発明
(以下、第７の発明という)は、上記第１〜第６の発明の
いずれか一において、上記相容化素材が無水マレイン酸
変性ＰＰと低融点の液晶ポリマーとを含有してなり、上
記複合材素材がＰＰ樹脂と、該ＰＰ樹脂中において繊維
化状態で配向され得る高融点の熱可塑性液晶樹脂とを含
有してなることを特徴としたものである。

【００１４】また、本願の請求項８に係る発明(以下、
第８の発明という)は、複合材の各素材にそれぞれ相容
する相容化剤を含有してなる樹脂複合材であって、上記
複合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相
容化素材を互いに反応させて調製した相容化剤を含有す
ることを特徴としたものである。

【００１５】更に、本願の請求項９に係る発明(以下、
第９の発明という)は、上記第８の発明において、上記
相容化素材が無水マレイン酸変性ＰＰと低融点の液晶ポ
リマーとを含有してなり、上記複合材素材がＰＰ樹脂
と、該ＰＰ樹脂中において繊維化状態で配向され得る高
融点の熱可塑性液晶樹脂とを含有してなることを特徴と
したものである。

【００１６】また、本願の請求項１０に係る発明(以
下、第１０の発明という)は、複合材の各素材にそれぞ
れ相容する相容化剤の製造方法であって、上記複合材の
各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相容化素材
を、押出機内で溶融混練しながら、これら素材間の反応
を生じさせて調製することを特徴としたものである。

【００１７】更に、本願の請求項１１に係る発明(以
下、第１１の発明という)は、上記第１０の発明におい
て、上記相容化素材が、無水マレイン酸変性ＰＰと低融
点の液晶ポリマーとを含有してなることを特徴としたも
のである。

【００１８】また、本願の請求項１２に係る発明(以
下、第１２の発明という)は、複合材の各素材にそれぞ
れ相容する相容化剤であって、上記複合材の各素材にそ
れぞれ相容する複数素材からなる相容化素材を含有した
ことを特徴としたものである。

【００１９】更に、本願の請求項１３に係る発明(以
下、第１３の発明という)は、上記第１２の発明におい
て、上記相容化素材が無水マレイン酸変性ＰＰと低融点
の液晶ポリマーとを含有してなることを特徴としたもの
である。

【００２０】

【発明の作用および効果】本願の第１の発明によれば、
上記複合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からな
る相容化素材を互いに反応させて相容化剤を調製するよ
うにしたので、相容化素材を適切に選ぶことにより、上
記複合材に適した相容化剤を調製することが可能にな
る。そして、この調製された相容化剤と上記複合材の各
素材とを溶融混練せしめて樹脂複合材を調製するように
したので、複合材の各素材間の接着性の向上を図ること
ができる。

【００２１】また、本願の第２の発明によれば、基本的
には、上記第１の発明と同様の効果を奏することができ
る。しかも、その上、単一の押出機の上流側で上記相容
化素材を互いに反応させて相容化剤を調製し、上記押出
機の下流側でこの調製された相容化剤と上記複合材の各
素材とを溶融混練せしめて樹脂複合材を調製するように
したので、相容化剤の調製と樹脂複合材の調製とを一つ
の押出機で（つまり一つの工程で）行うことができ、複
合材の製造工程を短縮することができる。

【００２２】更に、本願の第３の発明によれば、基本的
には、上記第２の発明と同様の効果を奏することができ
る。しかも、その上、上記押出機の上流側と下流側とで
調製温度が異なるようにしたので、相容化剤の調製温度
と樹脂複合材の調製温度とが異なる場合にでも、有効に
適用することができる。

【００２３】また、更に、本願の第４の発明によれば、
基本的には、上記第３の発明と同様の効果を奏すること
ができる。特に、上記相容化素材の熱分解温度が上記複
合材の各素材の溶融温度よりも低い場合にでも、有効に
適用することができる。

【００２４】また、更に、本願の第５の発明によれば、
基本的には、上記第２〜第４の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。しかも、その上、上流側
へは、相容化剤素材とともに複合材素材の少なくとも一
つが同時に供給されるので、上流側への材料供給量を容
易に調節することができ、相容化剤の添加割合を少なく
した場合でも、上流側における材料の安定供給限界を簡
単に引き下げることができる。この結果、押出機の運転
条件の設定自由度を高めることができる。

【００２５】また、更に、本願の第６の発明によれば、
基本的には、上記第５の発明と同様の効果を奏すること
ができる。しかも、その上、上記押出機の上流側での調
製温度は下流側での調製温度よりも低く設定されてお
り、上流側へ同時に供給される複合材素材は、上流側領
域の温度で溶融されるようにしたので、上流側における
スクリューの回転に伴う機械的抵抗を減少させることが
できる。

【００２６】また、更に、本願の第７の発明によれば、
基本的には、上記第１〜第６の発明のいずれか一と同様
の効果を奏することができる。特に、上記相容化素材が
無水マレイン酸変性ＰＰと低融点の液晶ポリマーとを含
有してなり、上記複合材素材がＰＰ樹脂と、該ＰＰ樹脂
中において繊維化状態で配向され得る高融点の熱可塑性
液晶樹脂とを含有してなるので、ＰＰ樹脂をマトリック
ス樹脂とし、熱可塑性液晶樹脂を強化材とする樹脂複合
材の製造に、有効に適用することができる。

【００２７】また、本願の第８の発明によれば、上記複
合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相容
化素材を互いに反応させて調製した相容化剤を含有する
ようにしたので、相容化素材を適切に選ぶことにより、
上記複合材に適した相容化剤を調製することが可能にな
る。従って、この調製された相容化剤を添加することに
より、複合材の各素材間の接着性の向上を図ることがで
きる。

【００２８】更に、本願の第９の発明によれば、基本的
には、上記第８の発明と同様の効果を奏することができ
る。特に、上記相容化素材が無水マレイン酸変性ＰＰと
低融点の液晶ポリマーとを含有してなり、上記複合材素
材がＰＰ樹脂と、該ＰＰ樹脂中において繊維化状態で配
向され得る高融点の熱可塑性液晶樹脂とを含有してなる
ので、ＰＰ樹脂をマトリックス樹脂とし、熱可塑性液晶
樹脂を強化材とする樹脂複合材の製造に、有効に適用す
ることができる。

【００２９】また、本願の第１０の発明によれば、上記
複合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相
容化素材を、押出機内で溶融混練しながら、これら素材
間の反応を生じさせて調製するようにしたので、相容化
素材を適切に選ぶことにより、上記複合材に適した相容
化剤を調製することが可能になる。従って、この調製さ
れた相容化剤を添加することにより、複合材の各素材間
の接着性の向上を図ることができる。

【００３０】更に、本願の第１１の発明によれば、基本
的には、上記第１０の発明と同様の効果を奏することが
できる。特に、上記相容化素材は、無水マレイン酸変性
ＰＰと低融点の液晶ポリマーとを含有してなるので、Ｐ
Ｐ樹脂をマトリックス樹脂とし、熱可塑性液晶樹脂を強
化材とする樹脂複合材に対する相容化剤の製造に、有効
に適用することができる。

【００３１】また、本願の第１２の発明によれば、上記
複合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からなる相
容化素材を含有しているので、相容化素材を適切に選ぶ
ことにより、上記複合材に適した相容化剤を得ることが
可能になる。従って、この相容化剤を添加することによ
り、複合材の各素材間の接着性の向上を図ることができ
る。

【００３２】更に、本願の第１３の発明によれば、基本
的には、上記第１２の発明と同様の効果を奏することが
できる。特に、上記相容化素材が無水マレイン酸変性Ｐ
Ｐと低融点の液晶ポリマーとを含有してなるので、ＰＰ
樹脂をマトリックス樹脂とし、熱可塑性液晶樹脂を強化
材とする樹脂複合材に対する相容化剤として有効に適用
することができる。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、熱
可塑性樹脂からなるマトリックス樹脂と該マトリックス
樹脂の最低成形可能温度（結晶性のものにあっては融
点）よりも高い液晶転移温度を有する熱可塑性液晶樹脂
（ＬＣＰ）とを複合化させる樹脂複合材の製造に適用し
た場合について、添付図面を参照しながら詳細に説明す
る。まず、相容化剤の原料の選定について説明する。マ
トリックス樹脂として、汎用性が高く、かつ、比較的低
コストのポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を採用した場合、
このＰＰ樹脂は反応性が低く、また、ＬＣＰ樹脂はＬＣ
Ｐ以外の樹脂とは相容性が低いため、相容化剤として
は、ＰＰ樹脂と相容し、かつＬＣＰと反応し得るタイプ
のものが最も有望であり、このためには、分子内に、Ｐ
Ｐ樹脂と相容するＰＰ鎖とＬＣＰと反応し得る官能基の
両者が存在することが求められる。

【００３４】ＬＣＰと反応し得る官能基としては、エポ
キシ基，無水マレイン酸基，オキサゾニル基あるいは水
酸基等が挙げられるが、市販の相容化剤の中で、上記の
要求を満たすものとしては、以下のものが考えられる。 ・無水マレイン酸変性ＰＰ ：日石ＮポリマーＰ４２０１（日本石油化学株式会社
製） ・オキサゾリン酸変性ＰＰ ：オキサゾリン系反応性ポリマーＲＡＳ１００５（日本
触媒株式会社製） ・水酸基変性ＰＰ ：ユーメックス１２０１（三洋化成株式会社製）

【００３５】これら市販の相容化剤は、通常、ＰＰ樹脂
に反応性を付与することを目的に添加されるものであ
り、反応活性である。換言すれば、熱的には不安定であ
るので、本実施の形態に係るＬＣＰ複合材を調製する際
に添加する相容化剤の原料として適切であるか否かを、
熱的安定性の面から確かめる必要がある。そこで、上記
３種の市販の相容化剤について、熱的安定性を調べる試
験を行った。試験は、各相容化剤を窒素雰囲気下で昇温
させていき、その重量の増減を測定することによって行
った。この熱重量測定に用いた装置および測定条件は、
以下の通りであった。 ・ 熱重量測定装置 ： ＴＧ／ＤＴＡ３０（セイコー電子工業株式会社製） ・ 測定条件 − 昇温速度：５℃／ｍｉｎ. − Ｎ₂ガス供給条件：１００ｍｌ／ｍｉｎ.

【００３６】試験結果は、図１に示す通りであった。
尚、図１において、（ａ），（ｂ），（ｃ）でそれぞれ
示される曲線は、各々以下のサンプルを示している。 （ａ）：無水マレイン酸変性ＰＰ （ｂ）：オキサゾリン酸変性ＰＰ （ｃ）：水酸基変性ＰＰ この図１から分かるように、いずれの相容化剤について
も、ＬＣＰ複合材調製温度（ＬＣＰ溶融温度以上の温
度）よりも低い温度での重量減少が観察された。また、
３種類の中では、無水マレイン酸変性ＰＰが、重量減少
の大きくなる温度が最も高く、熱的に最も安定であるこ
とが分かった。

【００３７】従って、これら相容化剤をそのまま本実施
の形態に係るＬＣＰ複合材調製時の相容化剤として添加
すると、相容化剤とＬＣＰとの反応と、相容化剤の熱に
よる分解とが同時に進行することが考えられる。そこ
で、かかる現象を回避するために、市販相容化剤の反応
を複合材調製温度以下の温度で前以て進行させておく方
法が考えられる。この事前の反応の相手材料は、上記市
販の相容化剤と反応可能な分子構造を有し、かつ、溶融
温度が市販相容化剤の分解温度よりも低く、かつ、ＬＣ
Ｐと相容する、という３つの条件を満たす必要がある。

【００３８】本実施の形態では、ＬＣＰ樹脂は他の種類
の樹脂とは相容しにくいので、このＬＣＰとの相容性の
条件から、ＬＣＰ樹脂を中心に検討し、かつ、溶融温度
の低いものとして、最も低融点の液晶ポリマーの一つで
あるＬＣ３０００（溶融温度：１９５℃／株式会社ユニ
チカ製）を取り上げた。このＬＣ３０００は、ポリエス
テル系化合物であるので、無水マレイン酸変性ＰＰと反
応し得る官能基を持つと考えられる。尚、この低融点の
液晶ポリマーと市販の相容化剤が、本願請求項に記載し
た相容化素材に該当する。

【００３９】従って、この無水マレイン酸変性ＰＰとＬ
Ｃ３０００とを前以て２００℃程度で反応させ、これに
より生成したものを新たな相容化剤とみなしてＬＣＰ複
合材（ＰＰ−ＬＣＰ系）の調製時に添加することによっ
て、この新たな相容化剤がＰＰとＬＣＰの双方と相容
し、ＰＰとＬＣＰ間の接着性を向上させることが考えら
れる。すなわち、図２および図３において模式的に示す
ように、生成した新たな相容化剤のうち、分子中のＬＣ
３０００がＬＣＰ相に、分子中のＰＰ鎖がＰＰ相に入り
込むことによって相容性が発現すると考えられる。そこ
で、市販の相容化剤（無水マレイン酸変性ＰＰ）と低融
点液晶ポリマー（ＬＣ３０００）とを原料とし、この両
者を前以て反応させておき、これを相容化剤としてＬＣ
Ｐ複合材を調製する実験を行った。

【００４０】図４は、本実施の形態に係るＬＣＰ複合材
を製造するための製造装置を模式的に表した説明図であ
るが、この図に示すように、上記製造装置は、複合材調
製工程で用いる相容化剤を調製するための第１押出機１
０と、この第１押出機１０で得られた相容化剤を添加し
てＬＣＰ複合材を調製する第２押出機２０とを備えてい
る。これら両押出機１０，２０は共に２軸タイプのもの
で、基本的には同様の構造を有している。すなわち、中
空円筒状の本体１１，２１内に２本の回転スクリュー１
２，２２を収納して成り、上記本体１１，２１には各々
二つのホッパ１３，２３が設けられている。また、具体
的には図示しなかったが、本体１１，２１には、その内
部を所望の温度に加熱する加熱手段が付設されている。

【００４１】そして、この加熱手段によって本体１１，
２１（バレル）内を所定温度に保った状態で、上記ホッ
パ１３，２３から（本実施の形態の場合には上流側ホッ
パ１３，２３から）本体１１，２１内へ調製材料を投入
して回転スクリュー１２，２２を所定の回転数で回転さ
せることにより、投入された材料が、可塑化溶融して混
練されながら、本体１１，２１の下流側端末に設けられ
た押出ノズル１４，２４から、例えばフィルム状あるい
はストランド状に押し出される。そして、この押し出さ
れた押出物は、ローラ１５，２５の回転によって引き取
られ、複合材については、押出後に所定の延伸比で延伸
された上で、カッタ１６，２６により所定長さに切り揃
えられるようになっている。

【００４２】本実施の形態では、上述のように、第１押
出機１０で相容化剤が調製され、第２押出機２０でこの
相容化剤を添加して液晶樹脂複合材が調製されるが、こ
うして得られた複合材の強度を評価する試験を行った。
以下、この強度評価試験について説明する。本試験に用
いた材料および調製条件を以下に示す。尚、本試験で
は、複合材を調製する際の材料配合比を種々（５種類）
変更して、得られたフィルム状の複合材の引張強さを測
定した。

【００４３】 材料 ・ 補強相（熱可塑性液晶樹脂：ＬＣＰ） ：ベクトラＡ９５０（ポリプラスチックス株式会社製） ・ 連続相（熱可塑性マトリックス樹脂：ＰＰ） ：住友ノーブレンＨ５０１（住友化学工業株式会社製） ・ 相容化剤原料 ：無水マレイン酸変性ＰＰ(日石ＮポリマーＰ４２０
１：日本石油化学製) ：低融点の液晶ポリマー（ロッドランＬＣ３０００：ユ
ニチカ製）

【００４４】 相容化剤の調製条件 ・ 材料配合比 ：無水マレイン酸変性ＰＰ／低融点の液晶ポリマー＝１
／１ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２００℃ − 剪断速度：７００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − ダイ径：２ｍｍ − 以上の条件で、押出機先端に取り付けたダイを用い
てストランド状の押出物を押し出し、ダイ出口から５０
〜１００ｍｍに位置した水浴で冷却した。

【００４５】 複合材（フィルム）の調製条件 ・ 材料配合比 ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２９０℃ − 剪断速度：４０００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − 延伸比：１０〜１３ − ダイ：１００ｍｍ×０.３ｍｍのフィルムダイ − 以上の条件で、押出機先端に取り付けたダイを用い
てフィルム状の押出物を押し出し、ダイ出口から５０〜
１００ｍｍに位置した水浴で冷却した。

【００４６】以上のような試験条件で、複合材を調製す
る際の相容化剤の添加量を変えて、得られたフィルム状
複合材の引張強さを、その繊維方向と繊維直角方向とに
ついて測定した。測定装置および測定条件は、以下の通
りであった。また、その測定結果を図５に示す。 ・測定装置 万能試験機（オートグラフＤＳＳ−５０００：株式会社
島津製作所製） ・測定条件 引張速度：５ｍｍ／ｍｉｎ.

【００４７】一般に、長繊維で補強された複合材の場
合、繊維直角方向の強度は補強相と連続相との接着力に
のみ依存し、繊維方向の強度は、接着の効果も現れる
が、主として補強相の強度に依存することが知られてい
る。図から、相容化剤の添加量が増えるにつれて、繊維
直角方向の強度の向上、つまり接着力の向上が認めら
れ、相容化剤が補強相と連続相との接着力の向上に寄与
していることが確認された。

【００４８】一方、繊維方向の強度についての試験結果
から、ＬＣＰ複合材に相容化剤を添加した場合に特有の
現象が見られた。すなわち、ＬＣＰ複合材の場合、相容
化剤が補強相の分散粒子化を促進することが知られてお
り、本試験においても、相容化剤の添加量が多くなる
と、分散粒子化によって補強相のアスペクト比が下が
り、複合材の繊維方向における強度は低下した。尚、こ
の補強相の分散粒子化現象が生じていることは、フィル
ム状複合材の目視観察からも確認できた。以上より、Ｌ
ＣＰ複合材の調製に相容化剤を添加する場合、接着性向
上と補強相の分散粒子化という２通りの作用があり、こ
の両作用がバランスされたポイントで複合材の強度が最
大になると言える。

【００４９】上記のＬＣＰ複合材の調製において、新た
な相容化剤によるＰＰとＬＣＰとの間の接着性向上のメ
カニズムは、それぞれの物質を、次の関係で連結すると
いうものである。ＰＰ<相容>無水マレイン酸変性ＰＰ<<
反応>>低融点液晶ポリマー<相容>ＬＣＰこの連結関係の
うち、以下の関係については、図６および図７に示すよ
うに、ＰＰと無水マレイン酸変性ＰＰおよび低融点液晶
ポリマーとＬＣＰの分子骨格が、それぞれ類似している
ので、十分に相容性があると考えられる。 ・ ＰＰ＜相容＞無水マレイン酸変性ＰＰ ・ 低融点液晶ポリマー＜相容＞ＬＣＰ しかしながら、残りの無水マレイン酸変性ＰＰ<<反応>>
低融点液晶ポリマーの関係については、その反応性を確
かめておく必要がある。

【００５０】そこで、無水マレイン酸変性ＰＰ（日石Ｎ
ポリマーＰ４２０１）と低融点液晶ポリマー（上記ロッ
ドランＬＣ３０００）との反応性を確認する試験を行っ
た。次に、この試験について説明する。試験は、低融点
液晶ポリマーと無水マレイン酸変性ＰＰとを混練したも
のをサンプルＡとし、低融点液晶ポリマーと反応活性の
点を持たないＰＰ樹脂（住友ノーブレンＨ５０１）を混
練したものをサンプルＢとし、この２種類のフィルム材
料を調製し、それらの動的粘弾性を測定して比較した。

【００５１】サンプルの調製条件は、以下の通りであっ
た。 ・ 材料配合比 −サンプルＡ：無水マレイン酸変性ＰＰ／低融点の液晶
ポリマー＝１／１ −サンプルＢ：ＰＰ樹脂／低融点の液晶ポリマー＝１／
１ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２００℃ − 剪断速度：４０００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − 延伸比：７〜８

【００５２】測定装置および測定条件は、以下の通りで
あった。 ・測定装置 ：動的粘弾性測定装置（ＤＭＳ２０００テ
ンションモジュール・ＭＡＳＳ７００マテリアルアナリ
シスステーション：セイコー電子工業株式会社製） ・ 測定条件 − 昇温速度：５℃／ｍｉｎ. − 印加周波数:２Ｈｚ

【００５３】各サンプルについての動的粘弾性の測定結
果を図８および図９に示す。図８において、（ａ），
（ｂ），（ｃ）でそれぞれ示される曲線は、各々以下の
サンプルを示している。 （ａ）：低融点の液晶ポリマー （ｂ）：サンプルＡ （ｃ）：無水マレイン酸変性ＰＰ また、図９において、（ａ），（ｂ），（ｃ）でそれぞ
れ示される曲線は、各々以下のサンプルを示している。 （ａ）：低融点の液晶ポリマー （ｂ）：サンプルＢ （ｃ）：ＰＰ

【００５４】図８から分かるように、サンプルＡについ
て、ｔａｎδ（損失係数）のピーク位置の温度的なシフ
トが観察された。このシフトは、低融点の液晶ポリマー
と無水マレイン酸変性ＰＰとの間の部分的な相容を意味
するものであるが、両者の分子骨格の違いからは、両者
が単純に相容するとは考え難い。低融点の液晶ポリマー
と無水マレイン酸変性ＰＰとの間で反応が生じ、図１０
に示すように、１つの分子内に両者の構造を有する化合
物が生成され、それが相容化剤として作用したと考える
のが妥当である。一方、サンプルＢについては、上記の
ようなｔａｎδのピーク位置のシフトは認められなかっ
た。

【００５５】従って、サンプルＡ,Ｂ間のシフトの差
は、無水マレイン酸変性ＰＰとＰＰの反応性の差に起因
すると考えられる。つまり、サンプルＡで認められたピ
ーク位置のシフトは、低融点の液晶ポリマーと無水マレ
イン酸変性ＰＰとの反応を示唆するものである。以上よ
り、ＰＰ，ＬＣＰ間の接着性の向上は、前述のメカニズ
ムが作用した結果、発現したものであると考えることが
できる。

【００５６】無水マレイン酸変性ＰＰと低融点の液晶ポ
リマー（ＬＣ３０００）とを反応させたものを相容化剤
として添加することによって、ＬＣＰ複合材におけるＬ
ＣＰとＰＰとの間の接着性が向上することが確認された
が、ここで、ＰＰ／ＬＣＰ間の相容性は。相容化剤分子
の分子構造に左右されると考えられ、なかでも、相容化
剤分子中のＬＣ３０００／ＰＰ鎖の比率に最適値が存在
すると考えられる。ＬＣ３０００／ＰＰ鎖の比率が異な
る相容化剤を得るために、市販の無水マレイン酸変性Ｐ
Ｐの中から、無水マレイン酸変性量の異なるものを、以
下の３種類選んだ。 ・ＱＢ５４０（アドマーＱＢ５４０：三井石油化学株式
会社製） ・Ｐ４２０１（日石ＮポリマーＰ４２０１：日本石油化
学株式会社製） ・９０００Ｍ（日石ＮポリマーＰ９０００Ｍ：日本石油
化学株式会社製）

【００５７】上記３種の無水マレイン酸変性ＰＰのＩＲ
スペクトルを図１１に示す。尚、この図１１において、
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）でそれぞれ示される線
図は、各々以下のサンプルを示している。 （ａ）：９０００Ｍ （ｂ）：Ｐ４２０１ （ｃ）：ＱＢ５４０ （ｄ）：Ｈ５０１

【００５８】上記図１１において、ＰＰ鎖に帰属される
シグナルと無水マレイン酸のカルボニル基に帰属される
シグナルの比から、変性量が推定できる。これを変性量
の少ないものから順に並べると、以下のようになる。 ＱＢ５４０＜Ｐ４２０１＜９０００Ｍ 尚、この赤外線吸収スペクトルの測定は、ＢＩＯ−ＲＡ
Ｄ社製の赤外吸光度測定装置（ＦＴＳ−６０）を用い、
顕微透過法によって行った。また、無水マレイン酸変性
ＰＰは、一般に、変性量が増えると分子量が低下すると
いわれている。従って、上記３種類の無水マレイン酸変
性ＰＰの構造を模式的に描くと図１２のように示され
る。

【００５９】上記３種類の無水マレイン酸変性ＰＰをそ
れぞれ低融点の液晶ポリマー（ＬＣ３０００）と反応さ
せることにより、分子中のＬＣ３０００／ＰＰ鎖の比率
の異なる３種類の相容化剤が得られる。これら相容化剤
の構造を模式的に描くと図１３のように示される。これ
らの相容化剤のうち、ＰＰ鎖が短いものほどＰＰと相容
しにくくなり、また、分子中のＬＣ３０００の比率が高
くなるほどＬＣＰとの相容性が良くなると考えられる。
従って、ＰＰとの相容性に関しては、（ＬＣ３０００／
ＱＢ５４０）＞（ＬＣ３０００／Ｐ４２０１）＞（ＬＣ
３０００／９０００Ｍ）であり、また、ＬＣＰとの相容
性に関しては、（ＬＣ３０００／ＱＢ５４０）＜（ＬＣ
３０００／Ｐ４２０１）＜（ＬＣ３０００／９０００
Ｍ）であると考えられる。

【００６０】上述のように、無水マレイン酸変性ＰＰと
低融点の液晶ポリマー（ＬＣ３０００）とを溶融混練し
て反応させることによって相容化剤が得られるのである
が、この溶融混練の際、無水マレイン酸変性ＰＰの変性
量によって最適な材料混合比があると考えられる。すな
わち、ＬＣ３０００が不足している場合では、未反応の
無水マレイン酸変性ＰＰが残存し、ＬＣ３０００が過剰
な場合には、相容化剤の濃度が薄められてしまうため、
相容化剤の効果が低下する。そして、無水マレイン酸変
性ＰＰの変性量が増えるほど、より多量のＬＣ３０００
と反応できるため、最適な混合比は高くなると考えられ
る。

【００６１】そこで、無水マレイン酸変性ＰＰと低融点
の液晶ポリマー（ＬＣ３０００）の最適混合比を求める
試験を行った。この試験は、無水マレイン酸変性ＰＰと
して、ＱＢ５４０とＰ４２０１とを用いた場合の射出成
形品の強度と混合比との関係を調べて行った。試験条件
を以下に示す。 相容化剤の調製条件 ・ 材料配合比 ：ＬＣ３０００／ＱＢ５４０＝１／９，３／７，５／
５，７／３ ：ＬＣ３０００／Ｐ４２０１＝１／９，３／７，５／
５，７／３，９／１ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２００℃ − 剪断速度：６００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ

【００６２】 複合材の調製条件 ・ 材料配合比 ：Ｈ５０１／Ａ９５０／相容化剤＝７０／３０／１０ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：３００℃ − 剪断速度：２８００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − 延伸比：４〜６

【００６３】 成形条件（射出成形） ・ 成形機 ：射出成形機（ＩＳ−２２０ＥＮ−５Ｙ：東芝機械株式
会社製） ・ 成形機運転条件 − バレル温度：１８０℃ − スクリュー形状：ＤＢＹ − スクリュー回転数：１０〜１２ｒｐｍ − 背圧：２ｋｇｆ／ｃｍ² − 射出圧：９９％ − 射出速度：３０％ − 型温：５０℃

【００６４】試験結果を図１４に示す。このグラフにお
いて、黒丸（●）印および白丸（○）印は、それぞれ以
下のデータを示している。 ●：ＬＣ３０００／（ＬＣ３０００＋ＱＢ５４０） ○：ＬＣ３０００／（ＬＣ３０００＋Ｐ４２０１） 両データは共に、上に凸のなだらかなカーブを描き、そ
の頂点は、それぞれ、０.３（ＱＢ５４０），０.５（Ｐ
４２０１）のときであった。従って、最適混合比は、以
下のように定めた。 ＬＣ３０００／ＱＢ５４０＝３／７ ＬＣ３０００／Ｐ４２０１＝５／５ 尚、９０００Ｍについては、材料形状が粉状であり、混
合比の正確な制御が難しいので、上述の試験は行わなか
ったが、無水マレイン酸変性量から推定すると、混合比
の最適値はＰ４２０１の場合よりもやや高いと考えられ
る。以下においては、ＬＣ３０００／９０００Ｍ＝３／
１に設定したものを、相容化剤として用いるようにし
た。

【００６５】ＬＣＰ複合材に相容化剤を添加すると、射
出成形品の強度は、添加量の増加に伴って一旦上昇し、
最大値を経た後は徐々に低下して行く。この現象は、上
述したように、相容化剤が複合材に及ぼす２通りの作用
（接着性の向上と分散粒子化）のバランスによるもので
ある。そして、相容化剤添加量と成形品強度との関係に
おいて、相容化剤の性能が優れているほど、最適添加量
は小さくなる（少なくて済む）と考えられる。また、相
容化剤の性能は、ＰＰとの相容性とＬＣＰとの相容性と
のバランスによって定まるため、各々との相容性が異な
る相容化剤を添加した場合、その度合いによって最適添
加量が異なると考えられる。

【００６６】次に、相容化剤の最適添加量を調べる試験
について説明する。この試験は、以下の相容化剤を用
い、それぞれの添加量を変えた場合の射出成形品の引張
強度を測定して行った。 ・ＬＣ３０００／ＱＢ５４０＝３／７ ・ＬＣ３０００／Ｐ４２０１＝５／５ ・ＬＣ３０００／９０００Ｍ＝３／１ 試験条件を以下に示す。 材料 ・ 補強相（ＬＣＰ）：ベクトラＡ９５０ ・ 連続相（ＰＰ） ：Ｈ５０１ ・ 相容化剤原料 ：低融点の液晶ポリマー（ＬＣ３０００） ：無水マレイン酸変性ＰＰ(Ｐ４２０１)／（９０００
Ｍ）／（ＱＢ５４０）

【００６７】 相容化剤の調製条件 ・材料配合 ：ＬＣ３０００／ＱＢ５４０＝３／７ ＬＣ３０００／Ｐ４２０１＝５／５ ＬＣ３０００／９０００Ｍ＝３／１ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２００℃ − 剪断速度：６００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − ダイ径：２ｍｍ − 以上の条件で、押出機先端に取り付けたダイを用い
てストランド状の押出物を押し出し、ダイ出口から５０
〜１００ｍｍに位置した水浴で冷却した。

【００６８】 複合材（ストランド）の調製条件 ・材料配合 ：Ｈ５０１／Ａ９５０／相容化剤＝７０／３０／０ ７０／３０／２.５ ７０／３０／５ ７０／３０／１０ ７０／３０／２０ ７０／３０／４０ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチック工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２９０℃ − 剪断速度：２８００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − 延伸比：４〜６ − ダイ径：２ｍｍ − 以上の条件で、押出機先端に取り付けたダイを用いてストランド状の押 出物を押し出し、ダイ出口から５０〜１００ｍｍに位置した水浴で冷却し た。

【００６９】 成形条件（射出成形） ・ 成形機 ：射出成形機（ＩＳ−２２０ＥＮ−５Ｙ：東芝機械株式
会社製） ・ 成形機運転条件 − バレル温度：１８０℃ − スクリュー形状：ＤＢＹ − スクリュー回転数：１０〜１２ｒｐｍ − 背圧：２ｋｇｆ／ｃｍ² − 射出圧：９９％ − 射出速度：３０％ − 型温：５０℃

【００７０】以上のような試験条件で、複合材を調製す
る際の相容化剤の添加量を変えて、得られたストランド
状複合材の引張強さを測定した。測定装置および測定条
件は、以下の通りであった。また、その測定結果を図１
５に示す。 ・測定装置 万能試験機（オートグラフＤＳＳ−５０００：株式会社
島津製作所製） ・測定条件 引張速度：５ｍｍ／ｍｉｎ.（ストランド），２０ｍｍ
／ｍｉｎ.（成形品）

【００７１】どの相容化剤を用いた場合でも、射出成形
品の強度は、添加量の増加に伴って一旦上昇し、最大値
を経た後は徐々に低下して行く現象を示しており、射出
成形品の強度に対して狙い通りに相容化剤としての機能
を果たしていると考えられる。表１に、各相容化剤の最
適添加量と、そのときの射出成形品の強度を示した。射
出成形品強度の最高値は、無水マレイン酸変性ＰＰとし
てＰ４２０１を用い、低融点の液晶ポリマーと１／１の
割合で混合したものを、複合材に１０［ｐｈｒ］添加し
たという条件の下で、７６［ＭＰａ］であり、相容化剤
の添加によって成形品強度が約１.６倍に向上した。

【００７２】

【表１】

【００７３】また、表１において、ＬＣ３０００−ＱＢ
５４０とＬＣ３０００−Ｐ４２０１とを比較すると、後
者の方が、より少ない量で、成形品強度がより高い複合
材が得られることが分かる。一方、このＬＣ３０００−
Ｐ４２０１とＬＣ３０００−９０００Ｍとを比較する
と、後者の方が、最適添加量が少ないにもかかわらず、
成形品強度は低かった。これは、上述の混合比の最適化
が十分でなかったことに起因していると推察することが
できる。従って、相容化剤の性能としては、次の順であ
ると考えられる。ＬＣ３０００-９０００Ｍ>ＬＣ３００
０-Ｐ４２０１>ＬＣ３０００-ＱＢ５４０ここで、ＬＣ
３０００−９０００Ｍは、上記３種類の相容化剤のうち
で、最もＰＰとの相容性に劣る相容化剤である。上記の
試験結果と併せて考えると、３種類ともにＰＰとの相容
性は十分であり、この３種類の相容化剤の性能を最も大
きく左右するのは、ＬＣＰとの相容性（相容化剤分子中
のＬＣ３０００の量）であると考えられる。

【００７４】尚、一般に、長繊維で補強された複合材を
射出成形すると、相間の接着力が十分な場合であって
も、繊維状補強相の配向の乱れや該補強相の短繊維化な
どの影響により、強度が低下することが知られている。
そして、相間の接着が十分であると仮定した場合、成形
品の強度は、次の式で表すことができるとされている。 射出成形品＝（配向の影響）＊（短繊維化による影響） ＊長繊維で補強された複合材 この（配向の影響）＊（短繊維化による影響）の値は、
種々バラツキはあるが、一般に、０.３〜０.５の範囲で
ある。今回調査したＬＣＰ複合材の場合、成形品強度が
最大のときで７４［ＭＰａ］、成形前のストランドの強
度は１４４［ＭＰａ］であった。従って、成形によって
強度は約半分（０.５１）に低下したことになる。この
０.５１という係数は、「相間が十分に接着している」
という仮定に基づく値の上限値と同等であるので、上記
相容化剤は、この材料系に対して、十分な接着力を与え
ていると考えることができる。

【００７５】低融点の液晶ポリマーと無水マレイン酸変
性ＰＰとを反応させ生成された相容化剤を用いて複合材
を製造する場合、相容化剤と複合材とで調製温度が異な
るため、通常であれば工程を分ける必要がある。ところ
が、押出機は一般に上流側と下流側とで設定温度を変え
ることができ、この機能を利用することにより、相容化
剤の調製と複合材の調製とを一つの工程で行うようにす
ることができる。以下、この相容化剤と複合材とを一工
程で調製するようにした、本発明の他の実施の形態に係
る製造方法について説明する。 図１６に示すように、
この製造方法に適用される押出機３０は、前述の製造方
法で用いられたものと同一の構造を備えている。

【００７６】すなわち、上記押出機３は、中空円筒状の
本体３１内に２本の回転スクリュー３２を収納して成
り、上記本体３１には各々二つのホッパ３３Ａ，３３Ｂ
が設けられている。また、具体的には図示しなかった
が、本体３１には、その内部を所望の温度に加熱する加
熱手段が付設されている。尚、この加熱手段は、上流側
と下流側とを別々に温度設定できるように構成されてい
る。そして、この加熱手段によって本体３１（バレル）
内を所定温度に保った状態で、上記ホッパ３３Ａ，３３
Ｂから本体３１内へそれぞれ調製材料を投入して回転ス
クリュー３２，３２を所定の回転数で回転させることに
より、投入された材料が、可塑化溶融して混練されなが
ら、本体３１の下流側端末に設けられた押出ノズル３４
から、例えばフィルム状あるいはストランド状に押し出
される。そして、この押し出された押出物は、ローラ３
５の回転によって引き取られ、所定の延伸比で延伸され
た上で、カッタ３６により所定長さに切り揃えられるよ
うになっている。

【００７７】本実施の形態では、上流側（上流側ホッパ
３３Ａと下流側ホッパ３３Ｂの間の領域：相容化剤調製
領域）のバレル温度を相容化剤の調製温度に設定する一
方、下流側（下流側ホッパ３３Ｂと押出ノズル３４の間
の領域：複合材調製領域）のバレル温度をＬＣＰ複合材
の調製温度に設定した上で、上流側ホッパ３３Ａ（メイ
ンフィーダ）から相容化剤の原料を投入し、下流側ホッ
パ３３Ｂ（サイドフィーダ）からＬＣＰ複合材の原料お
よび相容化剤を投入するようにしている。

【００７８】上記の製造方法を適用する場合、相容化剤
調製工程においては、相容化剤原料間の反応を良好に進
行させるためには、相容化剤調製領域の長さを一定とし
た場合、材料供給速度Ｖａをある上限値以下に抑制する
必要がある。また、複合材調製工程においては、複合材
の強度を高めるためには、一定量以上の剪断および延伸
を加える必要がある。この剪断および延伸は、押出機３
０のダイ出口径ｄ，ペレタイザー（ローラ３５）の引き
取り速度ｋ，材料供給速度Ｖａ，Ｖｂを用いて、以下の
式で表される。 剪断＝（３２／π）・（１／ｄ³）・（Ｖａ＋Ｖｂ） …＜式１＞ 延伸＝（π／４）・ｄ²・ｋ・１／（Ｖａ＋Ｖｂ） …＜式２＞ ここで、押出機３０のダイ出口径ｄおよびペレタイザー
の引き取り速度ｋが、装置３０によって定まると、複合
材に必要な剪断から（Ｖａ＋Ｖｂ）の下限値が、また、
複合材に必要な延伸から（Ｖａ＋Ｖｂ）の上限値が、そ
れぞれ決まることになる。

【００７９】更に、相容化剤調製工程および複合材調製
工程の両方に関係する制約として、複合材に対する相容
化剤の添加割合があり、それに応じて、Ｖａ／Ｖｂの値
が定まる。なお、一般には、Ｖａ／Ｖｂは０.１以下の
値が用いられる。また、更に、上述の材料特性による制
約とは別に、装置１０に起因する制約として、ブローア
ップ及びフィーダの供給能力がある。ブローアップと
は、フィーダから落下した材料がスクリューに噛み込ま
ず、材料供給孔に堆積する現象を言い、スクリュー形状
と材料供給速度Ｖａ，Ｖｂによって回避することが可能
である。フィーダの供給能力のうち、材料供給速度Ｖ
ａ，Ｖｂの上限を規制するものに、モータ回転数による
供給能力の限界があり、一方、下限を規制するものに、
モータ低回転域に見られる材料の安定供給限界がある。

【００８０】材料供給速度Ｖａ，Ｖｂに対する以上の制
約条件をまとめると、下記のようになる。 上流側（相容化剤調製工程）での材料供給速度Ｖａ ・上限：延伸／ブローアップ／フィーダ供給能力 ・下限：剪断／フィーダ安定供給限界 下流側（複合材調製工程）での材料供給速度Ｖｂ ・上限：反応時間／ブローアップ／フィーダ供給能力 ・下限：フィーダ安定供給限界 従って、本実施の形態に係る製造方法を適用する場合に
は、この材料供給速度Ｖａ，Ｖｂを適正に定めて行う必
要がある。

【００８１】以上の検討結果を、実機（押出機３０）を
用いて次のようにして検証した。この検証の条件は以下
のように設定した。 材料 ・ 補強相（ＬＣＰ）：ベクトラＡ９５０ ・ 連続相（ＰＰ） ：住友ノーブレンＨ５０１ ・ 相容化剤原料 ：無水マレイン酸変性ＰＰ(日石ＮポリマーＰ４２０１) ：低融点の液晶ポリマー（ロッドランＬＣ３０００） 配合比 上記材料の配合比は、射出成形品の強度が最大値を示す
配合比（図１５参照）に設定した。 ・ 相容化剤：低融点の液晶ポリマー／無水マレイン酸
変性ＰＰ＝１／１ ・ 複合材：ＰＰ／ＬＣＰ／相容化剤＝７０／３０／１
０

【００８２】上記の配合比で調製を行う場合、複合材調
製工程での材料供給速度Ｖｂは、相容化剤調製工程での
材料供給速度Ｖａに対して１０倍必要であるので、Ｖｂ
の値は高い方が好ましい。従って、まず、Ｖｂの上限値
を求めた。Ｖｂの上限値の制約条件のうち、材料特性に
起因する制約である「延伸」は、引き取り速度（Ｄｒａ
ｗ ｒａｔｉｏ）ｋを装置の最大値に設定した場合、上
記＜式１＞及び＜式２＞に基づいて、剪断およびダイ径
ｄと図１８に示すような関係にある。また、Ｖｂは、ダ
イ径ｄが大きいほど、高く設定できる。そして、複合材
が強度を発現できる条件として、剪断＞１８００／ｓ，
延伸＞１２を仮定して設定し、複合材の調製条件を、ダ
イ径＝２ｍｍ，剪断＝１８００／ｓ，延伸＝１２に仮設
定した。

【００８３】続いて、この仮設定条件が残りの条件を満
たすか否かを検証した。複合材調製工程における装置に
起因する制約は、実際に材料を投入し、その条件で材料
投入が可能であることを確認した。相容化剤調製工程に
おける下限である「フィーダ安定供給限界」は、押出機
に、着色粒状の所謂カラーマスタと無色のＰＰペレット
とを混ぜ合わせたものを投入し、仮設定条件から導いた
材料供給速度Ｖａで流すという手法で確認した。相容化
剤調製工程後の材料の色が均一であったことから、設定
したＶａで材料が安定して供給されていることが分かっ
た。

【００８４】また、相容化剤調製工程における上限であ
る「相容化剤反応時間」については、材料が相容化剤調
製領域を通過する時間を、カラーマスタを用いて測定す
ることによって確認した。その結果、上記仮設定から導
いた材料供給速度Ｖａでの通過時間は、射出成形品の強
度が最大値を示す試験条件における場合よりも長いこと
が分かった。従って、仮設定の条件で、相容化剤の反応
は十分に進行すると言える。以上より、上記の仮設定条
件は、Ｖａ，Ｖｂの制約条件を全て満たしていると考え
られる。従って、押出機の上流側で相容化剤を調製し、
下流側で複合材を調製するプロセスの検証条件として
は、上記仮設定条件を用いる。

【００８５】次に、上記プロセスにより製造した複合材
の強度を評価する試験を行った。試験条件を以下に示
す。 ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２００℃（相容化剤調製領域） ：２９０℃（複合材調製領域） − 剪断速度：１８００／ｓｅｃ. − スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − ダイ径：２ｍｍ − 延伸比：１２ − 以上の条件で、押出機先端に取り付けたダイを用い
てストランド状の押出物を押し出し、ダイ出口から５０
〜１００ｍｍに位置した水浴で冷却した。

【００８６】また、上記プロセスと比較する試験を併せ
て行った。この場合の比較試験としては、図１７に示す
ように、２台の押出機４０，５０を用意し、一方の押出
機４０で相容化剤を調製し、他方の押出機５０で複合材
を調製した。この場合、相容化剤調製工程では材料をメ
インフィーダ４３Ａから投入し、複合材調製工程では材
料をサイドフィーダ５３Ｂから投入するようにした。試
験条件を以下に示す。 相容化剤の調製条件 ・材料配合 ：低融点の液晶ポリマー／無水マレイン酸変性ＰＰ＝１
／１ ・ 押出機 ：同方向回転２軸混練機（ＢＴ-３０-Ｓ２：プラスチッ
ク工業研究所製） − 径３０ｍｍ，Ｌ／Ｄ＝３６ ・ 押出機運転条件 − バレル温度：２００℃ − 剪断速度：７００／ｓｅｃ. - スクリュー回転数：１５０ｒｐｍ − ダイ径：２ｍｍ − 以上の条件で、押出機先端に取り付けたダイを用い
てストランド状の押出物を押し出し、ダイ出口から５０
〜１００ｍｍに位置した水浴で冷却した。 複合材の調製条件 ・材料配合：ＰＰ／ＬＣＰ／相容化剤＝７０／３０／１
０ 尚、押出機およびその運転条件は、上述の試験と同様と
した。

【００８７】そして、得られた複合材を用いて射出成形
を行い、成形品の強度を比較した。射出成形の条件およ
び強度測定条件は、以下の通りであった。 成形条件（射出成形） ・ 成形機 ：射出成形機（ＩＳ−２２０ＥＮ−５Ｙ：東芝機械株式
会社製） ・ 成形機運転条件 − バレル温度：１８０℃ − スクリュー形状：ＤＢＹ − スクリュー回転数：１０〜１２ｒｐｍ − 背圧：２ｋｇｆ／ｃｍ² − 射出圧：９９％ − 射出速度：３０％ − 型温：５０℃ 強度測定条件 ・測定装置 万能試験機（オートグラフＤＳＳ−５０００：株式会社
島津製作所製） ・測定条件 引張速度：２０ｍｍ／ｍｉｎ.（ストランド）

【００８８】その結果、本実施の形態に係るプロセスで
製造した成形品の強度は６８［ＭＰａ］、比較例に係る
プロセスで製造した成形品の強度は６９［ＭＰａ］であ
り、ほとんど同等の結果が得られた。従って、押出機の
上流側で相容化剤を調製し、下流側で複合材を調製する
という、本実施の形態に係るプロセスが、工程短縮の手
段として、有効であることが確認された。

【００８９】尚、押出条件の選定を迅速に行えるよう
に、各Ｖｂにおける、制約条件に対応する値を表計算ソ
フトを用いて計算し、それぞれの上限値／下限値と比べ
る手法を試みた。各制約の上限値／下限値を明確にする
ために、相容化剤調製工程における制約条件である「フ
ィーダ安定供給限界」および「相容化剤反応時間」を、
上述の方法と同様にして数値化した。また、材料供給速
度Ｖｂは、より運転時間に近いパラメータである「サイ
ドフィーダ回転数」に置き換えた。図１９および図２０
は、上記試験で使用した押出機のウィンドウを制限して
いる条件とサイドフィーダ回転数との関係を示したもの
で、これらの図で斜線を施した領域が、制約条件を満足
しない領域である。尚、上記図１９は相容化剤の添加割
合を１０［ｐｈｒ］（複合材１００に対して相容化剤１
０）に設定し、また、図２０は相容化剤の添加割合を５
［ｐｈｒ］に設定して、それぞれ試算を行ったものであ
る。この図２０の場合には、メインフィーダに関して、
制約条件を満たす領域がなく、押出機の運転が不可能で
あることが分かる。

【００９０】押出機のウィンドウを広げる手段として
は、装置自体の仕様を変更することが考えられるが、こ
こでは、材料供給手順に工夫を加えることにより、その
改善を図った。例えば、メインフィーダの安定供給限界
条件を満たすためには、Ｖｂ／Ｖａを小さくすれば良い
のであるが、相容化剤の添加量を一定にしたままで、こ
のＶｂ／Ｖａを下げる方法の一つとしては、サイドフィ
ーダから供給していた複合材原料の一部をメインフィー
ダから供給することが考えられる。この場合、ＬＣＰは
溶融温度が高い（２８０℃）ので、メインフィーダから
供給することはできないが、連続相が、２００℃で溶融
する樹脂（例えば、ＰＰ：１８０℃）であれば、その一
部をメインフィーダに振り分けて供給することは可能で
ある。図２１に、ＰＰをメインフィーダ／サイドフィー
ダ＝０.１５／０.８５の割合で供給した場合の試算結果
を示す。図２０と図２１とを比較して分かるように、メ
インフィーダの運転条件に関して、制約条件を満たす領
域を確保することができ、押出機の運転が可能となるこ
とが分かる。

【００９１】以上、説明したように、本発明によれば、
基本的には、ＬＣＰ複合材の各素材（ＰＰ，ＬＣＰ）に
それぞれ相容する相容化素材である低融点の液晶ポリマ
ーと無水マレイン酸変性ＰＰを互いに反応させて相容化
剤を調製するようにしたので、上記ＬＣＰ複合材に適し
た相容化剤を調製することが可能になる。そして、この
調製された相容化剤と上記複合材の各素材とを溶融混練
せしめて樹脂複合材を調製するようにしたので、複合材
の各素材（ＰＰ，ＬＣＰ）間の接着性の向上を図ること
ができる。

【００９２】また、単一の押出機３０の上流側で相容化
剤を調製し、上記押出機３０の下流側でこの調製された
相容化剤と上記ＬＣＰ複合材の各素材とを溶融混練せし
めて樹脂複合材を調製するようにしたので、相容化剤の
調製と樹脂複合材の調製とを一つの押出機３０で（つま
り一つの工程で）行うことができ、複合材の製造工程を
短縮することができるのである。尚、本発明は、以上の
実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲において、種々の改良あるいは設計上の変更が
可能であることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 市販の相容化剤の熱的安定性の確認試験の試
験結果を示すグラフである。

【図２】 低融点の液晶ポリマーと無水マレイン酸変性
ＰＰの相容化剤生成反応を示す説明図である。

【図３】 低融点の液晶ポリマーと無水マレイン酸変性
ＰＰの反応で生成した相容化剤の作用を模式的に示す説
明図である。

【図４】 本発明の実施の形態に係るＬＣＰ複合材の強
度評価試験のための押出機を示す説明図である。

【図５】 上記ＬＣＰ複合材の強度評価試験の結果を示
すグラフである。

【図６】 無水マレイン酸変性ＰＰとＰＰ樹脂の分子骨
格の類似性を示す説明図である。

【図７】 低融点の液晶ポリマーとＬＣＰの分子骨格の
類似性を示す説明図である。

【図８】 低融点液晶ポリマーと無水マレイン酸変性Ｐ
Ｐとを混練したサンプルの動的粘弾性の測定結果を示す
グラフである。

【図９】 低融点液晶ポリマーとＰＰ樹脂とを混練した
サンプルの動的粘弾性の測定結果を示すグラフである。

【図１０】 低融点液晶ポリマーと無水マレイン酸変性
ＰＰの反応を示す説明図である。

【図１１】 変性量の異なる３種類の無水マレイン酸変
性ＰＰのＩＲスペクトルを示す説明図である。

【図１２】 変性量の異なる３種類の無水マレイン酸変
性ＰＰの構造を模式的に示す説明図である。

【図１３】 分子中のＬＣ３０００／ＰＰ鎖の比率の異
なる３種類の相容化剤の構造を模式的に示す説明図であ
る。

【図１４】 低融点液晶ポリマーと無水マレイン酸変性
ＰＰの最適混合比を求める試験の試験結果を示すグラフ
である。

【図１５】 相容化剤の最適添加量を決定する試験の試
験結果を示すグラフである。

【図１６】 相容化剤の調製と複合材の調製を一工程で
行う製造方法に用いる押出機の断面説明図である。

【図１７】 上記製造方法に対する比較試験に用いた押
出機を示す説明図である。

【図１８】 引き取り速度と剪断およびダイ径との関係
を示すグラフである。

【図１９】 押出機の運転条件設定の試算結果を示すグ
ラフである。

【図２０】 押出機の運転条件設定の他の試算結果を示
すグラフである。

【図２１】 押出機の運転条件設定の更に他の試算結果
を示すグラフである。

【符号の説明】

１０,２０,３０,４０,５０…押出機 ３３Ａ…上流側ホッパ ３３Ｂ…下流側ホッパ

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複合材の各素材にそれぞれ相容する相容
   化剤を添加して樹脂複合材を調製する樹脂複合材の製造
   方法であって、 上記複合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からな
   る相容化素材を互いに反応させて相容化剤を調製し、こ
   の調製された相容化剤と上記複合材の各素材とを溶融混
   練せしめて樹脂複合材を調製することを特徴とする樹脂
   複合材の製造方法。
2. 【請求項２】 単一の押出機の上流側で上記相容化素材
   を互いに反応させて相容化剤を調製し、上記押出機の下
   流側でこの調製された相容化剤と上記複合材の各素材と
   を溶融混練せしめて樹脂複合材を調製することを特徴と
   する請求項１記載の樹脂複合材の製造方法。
3. 【請求項３】 上記押出機の上流側と下流側とで調製温
   度が異なることを特徴とする請求項２記載の樹脂複合材
   の製造方法。
4. 【請求項４】 上記相容化素材の熱分解温度が上記複合
   材の各素材の溶融温度よりも低く、上記押出機の上流側
   での調製温度は下流側での調製温度よりも低く設定され
   ていることを特徴とする請求項３記載の樹脂複合材の製
   造方法。
5. 【請求項５】 上流側へは、相容化剤素材とともに複合
   材素材の少なくとも一つが同時に供給されることを特徴
   とする請求項２〜請求項４のいずれか一に記載の樹脂複
   合材の製造方法。
6. 【請求項６】 上記押出機の上流側での調製温度は下流
   側での調製温度よりも低く設定されており、上流側へ同
   時に供給される複合材素材は、上流側領域の温度で溶融
   されることを特徴とする請求項５記載の樹脂複合材の製
   造方法。
7. 【請求項７】 上記相容化素材が無水マレイン酸変性Ｐ
   Ｐと低融点の液晶ポリマーとを含有してなり、上記複合
   材素材がＰＰ樹脂と、該ＰＰ樹脂中において繊維化状態
   で配向され得る高融点の熱可塑性液晶樹脂とを含有して
   なることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一
   に記載の樹脂複合材の製造方法。
8. 【請求項８】 複合材の各素材にそれぞれ相容する相容
   化剤を含有してなる樹脂複合材であって、 上記複合材の各素材にそれぞれ相容する複数素材からな
   る相容化素材を互いに反応させて調製した相容化剤を含
   有することを特徴とする樹脂複合材。
9. 【請求項９】 上記相容化素材が無水マレイン酸変性Ｐ
   Ｐと低融点の液晶ポリマーとを含有してなり、上記複合
   材素材がＰＰ樹脂と、該ＰＰ樹脂中において繊維化状態
   で配向され得る高融点の熱可塑性液晶樹脂とを含有して
   なることを特徴とする請求項８記載の樹脂複合材。
10. 【請求項１０】 複合材の各素材にそれぞれ相容する相
    容化剤の製造方法であって、上記複合材の各素材にそれ
    ぞれ相容する複数素材からなる相容化素材を、押出機内
    で溶融混練しながら、これら素材間の反応を生じさせて
    調製することを特徴とする相容化剤の製造方法。
11. 【請求項１１】 上記相容化素材が、無水マレイン酸変
    性ＰＰと低融点の液晶ポリマーとを含有してなることを
    特徴とする請求項１０記載の相容化剤の製造方法。
12. 【請求項１２】 複合材の各素材にそれぞれ相容する相
    容化剤であって、上記複合材の各素材にそれぞれ相容す
    る複数素材からなる相容化素材を含有したことを特徴と
    する相容化剤。
13. 【請求項１３】 上記相容化素材が無水マレイン酸変性
    ＰＰと低融点の液晶ポリマーとを含有してなることを特
    徴とする請求項１２記載の相容化剤。