JPH11226948A - 長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料、長繊維強化熱可塑性樹脂成形品および成形品の製造方法 - Google Patents

長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料、長繊維強化熱可塑性樹脂成形品および成形品の製造方法

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JPH11226948A
JPH11226948A JP2954298A JP2954298A JPH11226948A JP H11226948 A JPH11226948 A JP H11226948A JP 2954298 A JP2954298 A JP 2954298A JP 2954298 A JP2954298 A JP 2954298A JP H11226948 A JPH11226948 A JP H11226948A
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JP
Japan
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thermoplastic resin
fiber
reinforced thermoplastic
reinforcing
molding material
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Withdrawn
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JP2954298A
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English (en)
Inventor
Kazumichi Sashi
一道 佐志
Shigeru Takano
高野  茂
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】衝撃強度の高い長繊維強化熱可塑性樹脂成形品
が得られる成形材料(ペレット)およびそれを用いた製
造方法を提供する。 【解決手段】強化繊維同士が繊維長さ方向に整列した強
化繊維束中に、樹脂が含浸された繊維強化樹脂ペレット
であって、前記ペレット中の強化繊維の重量平均長さが
2〜50mmであり、前記ペレット中に、強化繊維が1
0〜70重量%、前記熱可塑性樹脂が20〜85重量
%、メルトフローレイトが4g/10分以上の変性され
た熱可塑性エラストマーが0.01〜5重量%含有され
ることを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長繊維強化熱可塑
性樹脂成形材料、およびこれを用いた長繊維強化熱可塑
性樹脂成形品、この成形品の製造方法に関する。特に、
本発明の成形材料を用いると、長繊維強化熱可塑性樹脂
成形品の衝撃強度を向上させることができる。
【0002】
【従来の技術】長繊維強化熱可塑性樹脂ペレットは、例
えば、連続ガラス繊維束(ガラスロービング)をクロス
ヘッドダイ等の樹脂含浸用ダイボックス中を通した後に
冷却、ペレット化することによって製造することができ
る。このペレットを用いて成形された成形品は、高強
度、高弾性率を有する優れた特性を有するものである。
しかし、これらの長繊維強化熱可塑性樹脂成形品の衝撃
強度は、短繊維強化熱可塑性樹脂よりも優れるものの、
スタンパブルシートのようなGFマット/PP(ガラス
繊維マット/ポリプロピレン)系の材料より低く、更に
衝撃強度を高めることが望まれていた。そこで、衝撃強
度を向上させる方法として、マトリックス樹脂中にエラ
ストマー成分や変性エラストマー成分を添加する方法が
知られている(特開平8−150616号公報など)。
しかしながら、ただ単に添加するだけでは、必ずしも衝
撃強度に優れたものは得られなかったのである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、衝撃
強度に優れる成形品を製造することができる長繊維強化
熱可塑性樹脂成形材料とこれを用いた成形品、成形品の
製造方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、メルト
フローレイト(以下MFRと称することもある)が特定
値以上の変性された熱可塑性エラストマーを強化繊維束
中に特定量含浸させると、これを用いた成形品の衝撃強
度が向上することを見出し本発明に至った。本発明は、
熱可塑性エラストマーとして、流動し易いものを用いる
と、強化繊維の周辺に熱可塑性エラストマーを存在させ
ることができ、かつ、変性されたものを用いることで強
化繊維との濡れ性が向上し、繊維引き抜け抵抗を大きく
することで、成形品の衝撃強度が向上すると考えられ
る。なお、本発明のメルトフローレイトとは、ASTM
D1238に準拠して、230℃で測定したものであ
る。
【0005】すなわち、本発明は、強化繊維同士が繊維
長さ方向に整列した強化繊維束中に、樹脂が含浸された
繊維強化樹脂ペレットであって、前記ペレット中の強化
繊維の重量平均長さが2〜50mmであり、前記ペレッ
ト中に、強化繊維が10〜70重量%、前記熱可塑性樹
脂が20〜85重量%、メルトフローレイトが4g/1
0分以上の変性された熱可塑性エラストマーが0.01
〜5重量%含有されることを特徴とする長繊維強化熱可
塑性樹脂成形材料である。
【0006】また、前記強化繊維がカップリング剤で表
面処理されたものであり、前記変性された熱可塑性エラ
ストマーが、変性されて酸、酸の誘導体またはエポキシ
基を有する熱可塑性エラストマーである長繊維強化熱可
塑性樹脂成形材料であり、前記強化繊維がガラス繊維で
あり、前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であ
り、前記熱可塑性エラストマーがポリオレフィン系熱可
塑性エラストマーである長繊維強化熱可塑性樹脂成形材
料である。
【0007】さらに本発明は、前記長繊維強化熱可塑性
樹脂成形材料を溶融成形して得られる長繊維強化熱可塑
性樹脂成形品である。また、前記長繊維強化熱可塑性樹
脂成形材料を溶融成形する長繊維強化熱可塑性樹脂成形
品の製造方法である。
【0008】
【発明の実施の形態】(変性された熱可塑性エラストマ
ー)本発明に用いる熱可塑性エラストマーは、特に限定
されないが、例えば、エチレン/α−オレフィン共重合
体、エチレン/スチレン系などのポリエチレン系やプロ
ピレン/オレフィン共重合体などのポリプロピレン系な
どのオレフィン系熱可塑性エラストマーが好ましい。こ
れらのうちでも、強度、耐熱性などの特性のバランスか
ら、ポリプロピレン系が好ましく、例えば、エチレン−
プロピレン共重合体、プロピレン−ブテン共重合体、エ
チレン−プロピレン−ジエン共重合体等を例示できる。
熱可塑性エラストマーを変性する物質としては、特に限
定されないが、酸、酸の誘導体または、エポキシ基等を
もつよう変性すると、衝撃強度の向上が著しい。酸、酸
の誘導体としては、無水マレイン酸、マレイン酸、アク
リル酸、メタクリル酸等の不飽和カルボン酸、酸無水物
エステル、アミドイミド等があり、エポキシ基変性剤と
してはグリシジルメタクリレート等を挙げることができ
る。これらのうちでも衝撃強度向上の点から無水マレイ
ン酸などの酸無水物が好ましい。これらの酸、酸の誘導
体やエポキシ化合物で熱可塑性エラストマーを変性し、
かつ強化繊維を、後述するカップリング剤で表面処理す
ることにより、衝撃強度がさらに向上する。この理由
は、引き抜け抵抗がさらに大きくなるためと推定してい
る。変性された熱可塑性エラストマーのメルトフローレ
イト(MFR)は、4g/10分以上である。好ましく
は4〜150g/10分である。MFRが4g/10分
未満の場合、衝撃強度が向上しない。この理由は、熱可
塑性エラストマーの粘度が高く分散性が悪いため、強化
繊維の表面にエラストマーが付着し難いと推定してい
る。MFRが、大きくなると、衝撃強度が飽和し、静的
強度は低下する。本発明のペレット中の、変性された熱
可塑性エラストマーの含有量は、0.01〜5重量%で
ある。好ましくは1〜4重量%である。0.01重量%
未満の場合、衝撃強度の向上が不十分であり、5重量%
超の場合、衝撃強度向上の効果は飽和する。また、本発
明は、通常使用されるエラストマー含有量(5〜10重
量%)よりも少ない量で衝撃性が向上するという特徴も
有している。
【0009】(熱可塑性樹脂)本発明で用いられる熱可
塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン・ポリプロピ
レンなどのポリオレフィン系樹脂、ナイロン6・ナイロ
ン66などのポリアミド系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹
脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート
などのポリエステル系樹脂、ポリブチレンテレフタレー
トなどのポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹
脂などを例示することができる。この中でも、特性と価
格のバランスから、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。
ポリオレフィン樹脂は、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やこれらの共重
合体などであってもよい。これらポリオレフィン系樹脂
は1種または2種以上を用いてもよい。これらのうちさ
らに好ましいのはポリプロピレンである。熱可塑性樹脂
は、本発明のペレット中に20〜85、好ましくは20
〜80重量%含有される。20重量未満の場合、強化繊
維束中への含浸が困難になり、得られた成形品の強度が
低下する。85重量%超の場合、強化繊維が少なくなる
ため、強度の向上が少ない。
【0010】(強化繊維)本発明に使用できる強化繊維
は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などを例示でき
る。この中でも、特性、価格のバランスからガラス繊維
が好ましい。強化繊維の直径は、3〜40μmのものが
好ましい。3μm未満では、同一強化繊維含有量にする
場合、相対的に強化繊維数が増加するため樹脂の強化繊
維束への含浸が困難となり、40μmを超えると成形品
の表面外観が著しく悪化する。最適な強化繊維径は9〜
25μmである。強化繊維の表面は、カップリング剤で
処理されたものが好ましい。カップリング剤としては、
アミノシラン、エポキシシラン、アミドシラン、アジド
シラン、アクリルシランなどのシランカップリング剤、
チタネート系カップリング剤等を例示できる。これらの
うち、アミノシランとエポキシシランが好ましく、特に
アミノシランカップリング剤が好ましい。また、強化繊
維はカップリング剤以外に、界面活性剤、帯電防止剤等
で表面処理されていてもよい。本発明では、強化繊維が
数千〜数万本収束された連続繊維束(ロービング)の形
態で用いられるのが好ましい。
【0011】(繊維強化熱可塑性樹脂ペレットおよび長
繊維強化熱可塑性樹脂成形材料)繊維強化熱可塑性樹脂
ペレットは、強化繊維同士が繊維長さ方向に整列した強
化繊維束中に、熱可塑性樹脂と変性された熱可塑性エラ
ストマーとが含浸されたものであればよい。ペレットの
製造方法は特には限定されないが、好ましい製造方法と
して、連続繊維束中に熱可塑性樹脂と変性された熱可塑
性エラストマーとを含浸させたものをそのまま、または
冷却して切断する方法が例示できる。連続繊維束中に熱
可塑性樹脂、変性された熱可塑性エラストマーを含浸す
る方法はいかなる方法を用いても良い。例えば、 熱可塑性樹脂、変性された熱可塑性エラストマーのエ
マルジョンを強化繊維に含浸し被覆付着後、乾燥させる
方法 熱可塑性樹脂、変性された熱可塑性エラストマーの粉
末懸濁液を強化繊維に付着させ、乾燥後加熱溶融含浸さ
せる方法 強化繊維を帯電させて、熱可塑性樹脂、変性された熱
可塑性エラストマー粉末を付着させた後、加熱溶融含浸
させる方法 溶媒に溶かした熱可塑性樹脂、変性された熱可塑性エ
ラストマーを強化繊維に含浸後、溶媒を除去する方法 加熱溶融した熱可塑性樹脂、変性された熱可塑性エラ
ストマーを、バー、ロール、ダイス上で強化繊維を開繊
させながら含浸させる方法(引き抜き法)等のいずれで
もよい。 これらの方法のうち、装置およびプロセスの簡便さか
ら、加熱溶融した熱可塑性樹脂を、バー、ロール、ダイ
ス上で強化繊維を開繊させながら含浸する方法が最も好
ましい。
【0012】こうして得られた切断後のペレット中に
は、強化繊維がペレットと同一長さで繊維長方向に整列
した状態で存在する。該ペレットには、強化繊維が10
〜70重量%含有される。強化繊維含有量が10重量%
未満では、強度が低く。70重量%を越えると、樹脂の
含浸が十分に行えず、製造が極めて困難となる。好まし
い強化繊維含有量は、20〜60重量%である。該ペレ
ット中の強化繊維の重量平均長さは、2〜50mmであ
る。2mm未満であると成形品中の強化繊維長が短くな
り、強度、特に衝撃強度が低下する。50mmを越える
と長繊維強化の特長である高強度、高衝撃に対する効果
が顕著でなくなり、かつ、成形時のホッパー内でのつま
りが起こるので好ましくない。好ましい強化繊維長さは
3〜25mmである。ペレットの形状は、重量平均長さ
が2〜50mmであればどのような形状でも良く、例え
ば切断面が円形、だ円形、四角形でもよい。また、切断
面の長手方向の長さは、アスペクト比(ペレット長さと
切断面長さの比)が0.1〜10、より好ましくは0.
2〜5になるのが好ましい。本発明ペレット中には、本
発明の目的が損なわれない範囲内で、酸化防止剤、熱安
定剤、顔料、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、
難燃剤、離型剤、無機および有機充填剤、帯電防止剤な
どの各種添加剤を添加することもできる。
【0013】(長繊維強化熱可塑性樹脂成形品)本発明
の長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料(ペレット)を溶融
成形することにより、長繊維強化熱可塑性樹脂成形品を
得ることができる。また、本発明の成形材料には、本発
明の繊維強化熱可塑性樹脂ペレット以外に、熱可塑性樹
脂で説明したような樹脂ペレットが混合されていてもよ
い。また、本発明の目的を損なわない範囲で公知のタル
ク等の充填剤または各種添加剤等を加えてもよい。溶融
成形方法としては、射出成形、押し出し成形などを例示
できる。本発明の長繊維強化熱可塑性樹脂成形品は、静
的強度のみならず、衝撃強度にも優れるため、例えば、
自動車のバンパービーム、フロントエンドなどに最適で
ある。
【0014】
【実施例】以下実施例に基づいて、説明する。なお、使
用原材料、評価方法は以下の通りである。
【0015】(使用原材料) 熱可塑性樹脂:ポリプロピレン(MFR=80g/10
min)(PPと略す)強化繊維:繊維径16μmのもの
が9000本収束したガラス繊維束(ガラスロービン
グ) なおガラス繊維の表面は、アミノシランカップリ
ング剤で処理したものを使用した。 熱可塑性エラストマー:エチレン−プロピレン共重合体
(EPRと略す。)EPRと変性剤を押出機中で溶融混
練することで、熱可塑性エラストマーを変性した。
【0016】(評価方法) Izod衝撃強度:ASTM D256に準拠。 曲げ弾性率:JIS K 7055に準拠。 メルトフローレイト(MFR):ASTMD1238
(測定温度230℃)に準拠。
【0017】(実施例1)引き抜き法で、長繊維強化熱
可塑性樹脂ペレットを得た。すなわち、ガラスロービン
グに含浸ダイに通し、PPと、変性されたEPRを押出
機で可塑化し、含浸ダイに供給した。引き抜かれたスト
ランドを冷却後、ペレット長6mmにカットした(重量
平均長さ6mm)。このペレットを射出成形し、Izo
d衝撃試験片を得た。試験結果を図1に示す。ペレット
の組成、変性剤種などは表1に示した。
【0018】(実施例2〜7、比較例1〜5)表1に示
すように変性剤の種類、熱可塑性エラストマーの種類、
含有量を変化させた以外は、実施例1と同様にペレット
を製造し、射出成形して試験片を得た。衝撃強度の評価
結果を図1に示す。なお、実施例、比較例で得られたペ
レットを軟X線により観察した結果、ペレット中におい
て、ガラス繊維は繊維長さ方向に整列し、ガラス繊維の
長さはペレット長と同じ長さであった。また、ペレット
の断面を観察すると、ガラス繊維束中は、樹脂で含浸さ
れていた。
【0019】
【表1】
【0020】
【発明の効果】本発明により耐衝撃性が向上した長繊維
強化熱可塑性樹脂成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例、比較例で得た長繊維強化熱可塑性樹
脂成形品の衝撃強度を示すグラフである。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】強化繊維同士が繊維長さ方向に整列した強
    化繊維束中に、樹脂が含浸された繊維強化樹脂ペレット
    であって、 前記ペレット中の強化繊維の重量平均長さが2〜50m
    mであり、 前記ペレット中に、強化繊維が10〜70重量%、 前記熱可塑性樹脂が20〜85重量%、 メルトフローレイトが4g/10分以上の変性された熱
    可塑性エラストマーが0.01〜5重量%含有されるこ
    とを特徴とする長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料。
  2. 【請求項2】前記強化繊維がカップリング剤で表面処理
    されたものであり、前記変性された熱可塑性エラストマ
    ーが、変性されて酸、酸の誘導体またはエポキシ基を有
    する熱可塑性エラストマーである請求項1に記載の長繊
    維強化熱可塑性樹脂成形材料。
  3. 【請求項3】前記強化繊維がガラス繊維であり、前記熱
    可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であり、前記熱可塑
    性エラストマーがポリオレフィン系熱可塑性エラストマ
    ーである請求項1または2に記載の長繊維強化熱可塑性
    樹脂成形材料。
  4. 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の長繊維強
    化熱可塑性樹脂成形材料を溶融成形して得られる長繊維
    強化熱可塑性樹脂成形品。
  5. 【請求項5】請求項1〜3のいずれかに記載の長繊維強
    化熱可塑性樹脂成形材料を溶融成形する長繊維強化熱可
    塑性樹脂成形品の製造方法。
JP2954298A 1998-02-12 1998-02-12 長繊維強化熱可塑性樹脂成形材料、長繊維強化熱可塑性樹脂成形品および成形品の製造方法 Withdrawn JPH11226948A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002085109A (ja) * 2000-07-14 2002-03-26 Daicel Chem Ind Ltd 安全靴用先芯
JP2005040996A (ja) * 2003-07-23 2005-02-17 Toyobo Co Ltd 有機繊維補強樹脂ペレット、その製造方法及び樹脂成形品
KR20200066423A (ko) * 2018-11-30 2020-06-10 롯데케미칼 주식회사 장섬유 강화 복합재료 및 이로부터 형성된 성형품

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JP2002085109A (ja) * 2000-07-14 2002-03-26 Daicel Chem Ind Ltd 安全靴用先芯
JP2005040996A (ja) * 2003-07-23 2005-02-17 Toyobo Co Ltd 有機繊維補強樹脂ペレット、その製造方法及び樹脂成形品
KR20200066423A (ko) * 2018-11-30 2020-06-10 롯데케미칼 주식회사 장섬유 강화 복합재료 및 이로부터 형성된 성형품

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Effective date: 20050510