JPWO2008056646A1 - 有機繊維強化複合樹脂組成物および有機繊維強化複合樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

繊維の分散がよく、外観に優れ、かつ引っ張り破断伸び、衝撃強度などの機械的強度に優れており、サーマルリサイクルが容易な有機繊維強化複合樹脂組成物、およびこれから得られた成形品を提供する。（ａ）ポリオレフィン樹脂（ただし、酸変性ポリオレフィン樹脂を除く）６０〜９５重量％、（ｂ）極性樹脂（ただし、酸変性ポリオレフィン樹脂を除く）が付着した有機繊維４０〜５重量％〔ただし、（ａ）＋（ｂ）＝１００重量％〕を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物、あるいは、ポリオレフィン樹脂１００重量部に対し、有機繊維１０〜２００重量部を含有してなり、−４０℃におけるアイゾット衝撃強度が１０ｋＪ／ｍ２以上である有機繊維強化複合樹脂組成物、さらには、これらから得られる有機繊維強化複合樹脂成形品。

Description

本発明は、繊維の分散がよく、外観に優れ、さらに引っ張り破断伸び、衝撃強度などの機械的強度に優れており、サーマルリサイクルが容易で、車両、建築・土木、機械部品、電子部品などに好適な有機繊維で強化されたポリオレフィン系の複合樹脂組成物、およびこれから得られる成形品に関するものである。

ポリオレフィン樹脂の耐熱性および剛性を改良するために、繊維状無機フィラーをポリオレフィン樹脂に混合する技術は既に公知であり、自動車用材料を始め、多くの分野において活用されている。中でも、繊維径が細く、かつ高アスペクト比の繊維状無機フィラーであるガラス繊維をポリオレフィン樹脂に添加して得られる成形品は、高い剛性を有するので注目されている。しかし、このように無機フィラーで補強した繊維強化樹脂は、耐衝撃性が低下することと、その廃棄が問題となってきている。このような問題を解決するために、ガラス繊維といった繊維状無機フィラーを有機繊維で代替しようとする試みがなされている。

特許文献１には、ポリオレフィンと有機繊維および無機繊維から構成される有機繊維含有樹脂組成物が開示されている。有機繊維と無機繊維を組み合わせることによって高い機械的強度および弾性率を有し、耐衝撃性に優れた繊維強化樹脂組成物を得ることができるとしている。しかし、前述のように、無機繊維を含有していることからその廃棄は難しく、サーマルリサイクル後も無機繊維のアッシュ（灰）が残る。
特許文献２などには、融点が１７０℃以下のポリオレフィンと無機フィラーの混合物に融点が２００℃以上の合成繊維を二軸混練したポリオレフィン樹脂組成物が開示されている。この発明によれば、例えば板状の無機フィラーをポリオレフィンに添加した後に有機繊維を添加することによって、寸法安定性、表面平滑性、剛性および硬度を低下させずに、衝撃強度と剛性を向上させることができるとしている。しかしながら、水酸化物やクレーなどの無機フィラーを添加するため、アッシュが残る問題は依然解決されていない。

これらの問題を解決するために、種々の方法が開示されている。例えば、特許文献３では、ポリオレフィン樹脂よりも融点が５０℃以上高い有機繊維を補強材として用い、ポリオレフィン樹脂を融点よりも４０℃以上高い温度に加熱して、その浸漬時間が６秒を超えない範囲で有機繊維に含浸を行う技術が開示されており、補強繊維の熱劣化を生じず折損も少なく、優れた有機繊維補強樹脂組成物を得ることができるとしている。
しかしながら、単に有機繊維をポリオレフィン樹脂の溶融樹脂浴に浸漬後、引き抜くこの方法では、ポリオレフィン樹脂中の繊維分散性が極端に低く、繊維の偏りに伴う成形品の強度ばらつきが大きくなり、さらに成形品の表面外観も悪いという問題があった。

また、特許文献４では、有機繊維の融点が１５０℃以上で、かつ樹脂組成物の融点よりも３０℃以上高く、単糸繊度が０．１〜２０ｄｔｅｘでトータル繊度が２,０００〜７００,０００ｄｔｅｘで、有機繊維の総表面積の６５％以上が樹脂組成物と接触している有機繊維強化樹脂ペレットを用いることによって、強靭、高剛性で良外観の成形品が得られると開示されている。これによって、ある程度は分散と成形品の外観が改良されるが、まだ不十分であり、また、用いる繊維も特定の繊度が必要であることから、有機繊維複合材としての物性のコントロールにも限界がある。
特許文献５では、造核作用を持つ造核剤を含有する集束材で表面処理された有機繊維を用いた有機繊維強化樹脂が開示されている。しかし、この方法を用いても繊維の開繊が不十分で分散が悪く、結果、外観の悪い成形品しか得られない。
特許文献６では、繊維の表面を酸変性したポリオレフィン樹脂でコートしたり、ポリオレフィン樹脂中に酸変性ポリオレフィン樹脂を加える方法が開示されている。しかし、この方法を用いても樹脂と繊維の界面強度は上がるが、有機繊維の分散はまだ不十分であり、破断伸びもかなり低下してしまう。

特開平４−２０２５４５号公報 特開平６−３０６２１６号公報 特許第３０７３９８８号公報 特開２００５−０４０９９６号公報 特開２００２−１６７５１８号公報 特許第２９４１３２０号公報

本発明が解決しようとする課題は、繊維の分散がよく、外観に優れ、かつ引っ張り破断伸び、衝撃強度などの機械的強度に優れており、サーマルリサイクルが容易な有機繊維強化複合樹脂組成物、およびこれから得られる成形品を提供することにある。

本発明は、（ａ）ポリオレフィン樹脂（ただし、酸変性ポリオレフィン樹脂を除く）６０〜９５重量％、（ｂ）極性樹脂（ただし、酸変性ポリオレフィン樹脂を除く）が付着した有機繊維４０〜５重量％〔ただし、（ａ）＋（ｂ）＝１００重量％〕を含有することを特徴とする有機繊維強化複合樹脂組成物に関する。
ここで、（ａ）ポリオレフィン樹脂としては、プロピレン樹脂が好ましい。
また、（ｂ）を構成する極性樹脂としては、熱硬化性樹脂が好ましく、さらに好ましくはエポキシ樹脂である。
また、（ｂ）において、極性樹脂の付着量は、有機繊維に対し、好ましくは０．０１〜５重量％である。
さらに、（ｂ）を構成する有機繊維は、２００℃以上に融点があるものが好ましく、さらに好ましくはポリエステル繊維またはポリアミド繊維である。
次に、本発明は、以上の有機繊維強化複合樹脂組成物を成形してなる有機繊維強化複合樹脂成形品に関し、好ましくは射出成形してなる有機繊維強化複合樹脂成形品に関する。

（ａ）ポリオレフィン樹脂と、（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を含有する本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物であれば、有機繊維による良好な補強効果で、優れた機械物性を得ることができ、下記の効果で、非常に良い繊維分散を発現させることができ、その結果、外観も良好な成形品を得られることができる。また、繊維とマトリクス樹脂の界面接着を弱くさせるため、通常の有機繊維強化複合材料ではありえないような、引っ張り破断伸びが大きく、靭性がよいという機械特性も得ることができる。

すなわち、本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物では、非極性樹脂であるポリオレフィン樹脂マトリクス中において、極性樹脂を付着した有機繊維を用いることによって、繊維と繊維が折れ曲がり絡み合うことを防ぐことができる。この原因は定かではないが、強化繊維複合樹脂ペレットを溶融しているときに、繊維がガラス転移点以上の温度になっても、繊維表面がコーティングされていることにより、繊維と繊維がくっつくことなく、マトリクス中に分散するものと思われる。

また、有機繊維は、ガラス繊維や炭素繊維に比べて弾性、延性に優れるため、成形加工工程で破損し難い。このため、有機繊維の長さが成形品中にも十分に維持されることとなり、有機繊維による優れた補強効果が得られるようになる。

［（ａ）ポリオレフィン樹脂］
本発明で用いる（ａ）ポリオレフィン樹脂としては、特に制限はなく、様々なポリオレフィン樹脂を用いることができる。例えば、エチレンの単独重合体、エチレンを主成分とした、プロピレン、１−ブテンなどの他のα−オレフィンなどの１種または２種以上との共重合体などのエチレン系樹脂；プロピレンの単独重合体、プロピレンを主成分とした、エチレン、１−ブテンなどの他のα−オレフィンなどの１種または２種以上との共重合体などのプロピレン樹脂；１−ブテンの単独重合体、１−ブテンを主成分とした、エチレン、プロピレンなどの他のα−オレフィンなどの１種または２種以上との共重合体などのブテン系樹脂などが挙げられる。これらのポリオレフィン樹脂は、単独重合体であっても、共重合体でも良く、また、ランダム共重合体であっても良いし、ブロック共重合体であっても良い。
なお、上記の「主成分」とは、ポリオレフィン樹脂中に５０重量％以上、好ましくは６０重量％以上含まれるものを指す。

これらのうち、耐熱性に優れる点から、プロピレン樹脂が好ましく、その具体例としては、例えばプロピレンの単独重合体、あるいはプロピレンを主成分とするプロピレン−エチレンランダム共重合体樹脂、プロピレン−エチレンブロック共重合体樹脂などが挙げられる。
本発明において、プロピレン樹脂は、プロピレンの単独重合体またはプロピレンを繰り返し単位として含む共重合体である。共重合体において、プロピレン繰り返し単位は、５０モル％以上、特に６０モル％以上であることが好ましい。

ポリオレフィン樹脂の重合様式は、樹脂状物が得られる限り、如何なる重合様式を採用しても差し支えないが、気相法、溶液法であるものが特に好ましい。

以上の（ａ）ポリオレフィン樹脂は、ＪＩＳ Ｋ７２１０に準拠して温度２３０℃、荷重２１．１８Ｎで測定したメルトフローレートの下限が好ましくは０．０５ｇ／１０分、さらに好ましくは０．１ｇ／１０分、一方、上限は好ましくは２００ｇ／１０分、さらに好ましくは１００ｇ／１０分である。メルトフローレートが上記下限以上である方が、成形加工性が向上し、得られる成形品の表面外観が良好になり易い傾向にあり、一方、上記上限以下である方が、有機繊維強化複合樹脂成形品の機械的強度と有機繊維の分散が良好な傾向となる。

本発明の有機繊維強化複合樹脂成形品には、（ａ）ポリオレフィン樹脂はその１種のみが含まれていても良く、２種以上が混合して含まれていても良い。

［（ｂ）極性樹脂を付着した有機繊維］
本発明で用いる（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維とは、有機繊維に極性樹脂を付着していれば特に制限はなく、様々なものを挙げることができる。
なお、ここで極性とは、非極性である（ａ）ポリオレフィン樹脂に対して、これより極性のある化合物のことを指す。

本発明で用いる極性樹脂としては、例えば、不飽和ポリエステル、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール（レゾール型）樹脂、ユリア・メラミン樹脂、ポリイミド、ウレタン樹脂、これらの共重合体、変性体などの熱硬化性樹脂が挙げられる。また、飽和ポリエステル、ポリアミド、アクリル系樹脂、これらの共重合体、変性体などの熱可塑性樹脂も挙げられる。極性樹脂としては、特に取扱・加工性や力学特性の観点から、熱硬化性樹脂のエポキシ樹脂あるいはウレタン樹脂が好ましい。さらに好ましくは、エポキシ樹脂である。

上記エポキシ樹脂（エポキシ化合物を含む）の具体例としては、ジグリシジルエーテル化合物では、エチレングリコールジグリシジルエーテルおよびポリエチレングリコールジグリシジルエーテル類、プロピレングリコールジグリシジルエーテルおよびポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ポリテトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリアルキレングリコールジグリシジルエーテル類などが挙げられる。また、ポリグリシジルエーテル化合物では、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル類、ソルビトールポリグリシジルエーテル類、アラビトールポリグリシジルエーテル類、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル類、ペンタエリスリトールポリグリシジルエーテル類、脂肪族多価アルコールのポリグリシジルエーテル類などが挙げられる。好ましくは、反応性の高いグリシジル基を有する脂肪族のポリグリシジルエーテル化合物である。さらに好ましくは、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル類、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、アルカンジオールジグリシジルエーテル類などが好ましい。

なお、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂や、（ｂ）に用いられる極性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂の変性体、例えば無水マレイン酸で変性された酸変性ポリオレフィン樹脂などは除く。このような極性基をもった化合物で変性されたポリオレフィン樹脂を用いると、マトリクス樹脂であるポリオレフィン樹脂と繊維との界面強度が強くなり、引っ張り破断伸びが劣ることとなるためである。

ここで、上記酸変性ポリオレフィン樹脂は、（イ）オレフィンの単独重合体または２種以上のオレフィンの共重合体、例えばポリオレフィンに、不飽和カルボン酸またはその誘導体をグラフト重合したもの、（ロ）ポリオレフィンの重合原料モノマーである１種または２種以上のオレフィンと１種または２種以上の不飽和カルボン酸またはその誘導体を共重合したもの、あるいは（ハ）上記（ロ）で得られたものにさらに不飽和カルボン酸またはその誘導体をグラフト重合したものなどが挙げられる。

一方、（ｂ）を構成する有機繊維の例としては、例えばポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリウレタン系繊維、ポリアクリルニトリル系繊維、ケナフ、セルロース系繊維などが挙げられる。本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物には、有機繊維はその１種のみが含まれていても良く、２種以上が混合して含まれていても良い。この中で、取扱・加工性や力学特性の観点からポリエステル系繊維あるいはポリアミド系繊維が好ましく、特にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維（融点２６０℃、ガラス転移温度６７℃）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）繊維（融点２７２℃、ガラス転移温度１１３℃）を用いることが好ましい。ポリエステル系繊維を用いると、射出成形品中の分散が良く、繊維としての物性も高いため、良好な機械物性の射出成形品が得られる。

ところで、本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物を、射出成形によって成形する場合、（ａ）ポリオレフィン樹脂の融点以上の成形温度で行うため、有機繊維としては射出成形しても溶けない温度のものを使用するのが好ましい。すなわち、（ａ）ポリオレフィン樹脂の融点は、通常、７０〜１７０℃程度であり、従って成形温度（成形機の出口温度とする）は１５０〜２１０℃程度である。（ｂ）を構成する有機繊維の材質は、融点がこの成形温度より１０℃以上、好ましくは２０℃以上高い材質のものを選択するのが良い結果を生むことから、該有機繊維の融点は２００℃以上であることが好ましい。

また、有機繊維の繊維径は太すぎると成形品のアイゾット衝撃強度が低下する。繊維径が細いものはナノサイズの繊維まで使用可能と思われ、成形品の用途によっては大変良いものとなる可能性がある。このように使用される繊維径は広範に渡るので繊維の使用本数は規定できないが、繊維の束の断面積で考えると、通常は、ペレットの繊維とほぼ直行する方向の断面積中５〜６０％程度を繊維の断面積がしめる程度であろう。
なお、有機繊維の単糸繊度は、通常、１〜２０ｄｔｅｘ、好ましくは２〜１５ｄｔｅｘ程度である。
また、有機繊維の総繊度は、特に限定されないが、通常、１５０〜３,０００ｄｔｅｘ、好ましくは２５０〜２,０００ｄｔｅｘである。
さらに、有機繊維のフィラメント数は、特に限定されないが、通常、１０〜１,０００フィラメント、好ましくは５０〜５００フィラメントである。

本発明における（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を製造する方法としては、まず該有機繊維を製造する工程においてチーズ状に巻き取る前に（ａ）ポリオレフィン樹脂と相溶または反応しない、極性のある化合物を付与する方法、および／または該有機繊維を一旦巻取った後に（ａ）ポリオレフィン樹脂と相溶または反応しない、極性のある化合物を該有機繊維に含浸付与し熱処理する方法が挙げられる。本発明による効果を損なわない範囲であれば、いずれの方法を採用しても構わない。

ここで、（ｂ）を構成する有機繊維への極性樹脂の付着量は、通常、０．０１〜５重量％、好ましくは０．０３〜３．５重量％である。０．０１重量％未満では、繊維とマトリクス樹脂の界面接着を弱くさせる効果が得にくく、また、成形中に繊維同士が絡みあうため、繊維の分散が悪くなり、その結果、外観品位もよくない。一方、５重量％を超えると、繊維が硬くなりすぎるために加工性が低下し、有機繊維複合化が困難になる。

以上の（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の長さは、後述する本発明の組成物のペレットの長さに相当し、（ａ）ポリオレフィン樹脂よりなるペレット中に含有された有機繊維の平均繊維長は好ましくは４ｍｍ〜５０ｍｍ、より好ましくは４ｍｍ〜２０ｍｍ、特に好ましくは４ｍｍ〜１０ｍｍである。有機繊維の平均繊維長が４ｍｍ未満のものであると、耐衝撃強度の向上効果が十分に得られず、一方、平均繊維長が５０ｍｍを超えるものであると、成形が困難になる。

本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物中の（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の含有量は、（ａ）〜（ｂ）成分の合計量に対して、（ａ）成分が６０〜９５重量％、（ｂ）成分が４０〜５重量％（ただし、（ａ）＋（ｂ）＝１００重量％）となる範囲であることが必須である。好ましくは、（ａ）成分が６５〜９０重量％、（ｂ）成分が３５〜１０重量％である。上記範囲よりも（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の含有量が少ないと、機械強度の改良効果に乏しくなり、一方、多いと成形品中の繊維の分散が悪くなり、その結果、製品外観も悪くなってしまう。

本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物（有機繊維強化樹脂ペレット）の調製：
本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物は、（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を引きながら（ａ）ポリオレフィン樹脂を繊維に含浸させる引き抜き成形法により得られる。例えば、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂に必要に応じて樹脂添加剤を加えて、（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維をクロスヘッドダイを通して引きながら、（ａ）ポリオレフィン樹脂を押出機から溶融状態でクロスヘッドダイに供給して該有機繊維に、（ａ）ポリオレフィン樹脂を含浸させ、溶融含浸物を加熱し、冷却後、引き抜き方向と直角に切断して得られ、得られるペレットの長さ方向に有機繊維が同一長さで平行配列している。

引き抜き成形は、基本的には連続した強化用繊維束を引きながら樹脂を含浸するものであり、上記クロスヘッドの中を繊維束を通しながら押出機などからクロスヘッドに樹脂を供給し含浸する方法のほか、樹脂のエマルジョン、サスペンジョンあるいは溶液を入れた含浸浴の中を繊維束を通し含浸する方法、樹脂の粉末を繊維束に吹きつけるか粉末を入れた槽の中を繊維束を通し繊維に樹脂粉末を付着させたのち樹脂を溶融し含浸する方法などが知られており、本発明ではいずれも利用できる。特に好ましいのはクロスヘッド方法である。また、これらの引き抜き成形における樹脂の含浸操作は１段で行うのが一般的であるが、これを２段以上に分けてもよく、さらに含浸方法を異にして行ってもかまわない。

なお、（ａ）ポリオレフィン樹脂に必要に応じて加えられる樹脂添加剤としては、熱可塑性樹脂の１種または２種以上を補助的に少量併用することも可能である。また、目的に応じ所望の特性を付与するため、一般に熱可塑性樹脂に添加される公知の物質、例えば酸化防止剤、耐熱安定剤、紫外線吸収剤などの安定剤、帯電防止剤、難燃剤、難燃助剤、染料や顔料などの着色剤、潤滑剤、可塑剤、結晶化促進剤、結晶核剤などをさらに配合することも可能である。

含浸は、１５０〜３００℃、好ましくは１７０〜２６０℃、さらに好ましくは１９０〜２３０℃で行われるか、また含浸物は上記温度で加熱される。加熱温度が上記範囲より低すぎると、含浸が不十分になり、高すぎると、（ａ）ポリオレフィン樹脂の分解が併発する。

溶融含浸物は、加熱反応後、押出されてストランドとなり、切断可能な温度まで冷却され、カッターで切断されてペレットとなる。ペレットの形状は特に限定されず、具体的には円柱状、角柱状、板状、さいころ状などが挙げられる。このようにして得られたペレットでは、有機繊維は実質的に同じ長さで、各繊維の方向が押し出された方向、すなわちペレットの長さ方向に揃っている。
また、上記ペレットは、２種類以上の異なる有機繊維の種類や濃度、異なる（ａ）ポリオレフィン樹脂の混合物であってもよい。
なお、本発明のペレットは、上記狭義のペレットの他に、ストランド状、シート状、平板状なども含む広義の意味でも用いられる。
本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物からなるペレットの寸法は、上記のように、有機繊維の長さとなる４〜５０ｍｍ、好ましくは４〜２０ｍｍ、さらに好ましくは４〜１０ｍｍである。ペレット中の有機繊維の長さが上記範囲より短すぎると複合材料としての所望の機械的物性が得られず、一方長すぎるとペレットを使用した射出成形機などへ供給し難くなる。

有機繊維強化複合成形品の製造：
得られたペレットは、単独で、または他の熱可塑性樹脂、好ましくは（ａ）ポリオレフィン樹脂と同じタイプの樹脂で希釈して、射出成形などの原料として使用される。希釈する樹脂の種類および比率は、所望の成形品の物性値により定められる。
本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物（ペレット）を使用して、射出成形により得られた成形品は、有機繊維を用いることにより射出成形時に折損が少なく、繊維が均一に分散している。

さらに、本発明は、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂１００重量部に対し、有機繊維１０〜２００重量部を含有してなり、−４０℃におけるアイゾット衝撃強度が１０ｋＪ／ｍ^２以上であることを特徴とする有機繊維強化複合樹脂組成物に関する。ここで、有機繊維が１０重量部未満では、上記衝撃強度を目的の値に達成させることが困難になり、一方、２００重量部を超えると、相対的にポリオレフィン樹脂の量比が減ることにより、組成物の流動性が著しく低下し、成形性に乏しい材料となる。
この組成物を得るための一つの方法は、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂および上記（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造することである。（ａ）ポリオレフィン樹脂および（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の好ましい態様は、上述したとおりである。
この組成物を得るための他の方法は、ポリオレフィン樹脂および有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造し、そして、それを、再度、混練りして有機繊維の分散を向上させることである。混練り温度としては、最初の混練りが１６０〜２２０℃、特に１８０〜２２０℃、再度の混練りが１６０〜２２０℃、特に１８０〜２２０℃が好ましい。
再度の混練りに供する有機繊維強化複合樹脂組成物の製造方法および好ましい態様は、上記ポリオレフィン樹脂および上記（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物と同じである。ただし、再度、混練りすることにより、有機繊維に付着させる極性樹脂を省略させることができる。また、ポリオレフィン樹脂として、酸変性ポリオレフィン樹脂の使用が可能となる。

以上の本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物は、低温での耐衝撃性を確保するうえで、−４０℃におけるアイゾット衝撃強度が２０ｋＪ／ｍ^２以上、好ましくは２５ｋＪ／ｍ^２以上、特に好ましくは３０ｋＪ／ｍ^２以上である。２０ｋＪ／ｍ^２未満では、寒冷地などの低温使用環境において、本材料を使用した部材に衝撃が加わったとき、小変形で破壊したり、脆性破壊してできた鋭利な端面が周囲の物や人間を傷つけたりする危険性が高くなる。
本発明の樹脂組成物において、上記アイゾット衝撃強度を２０ｋＪ／ｍ^２以上にする一つの方法は、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂および上記（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造することである。（ａ）ポリオレフィン樹脂および（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の好ましい態様は、上述したとおりである。
他の方法は、ポリオレフィン樹脂および有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造し、そして、それを、再度、混練りして有機繊維の分散を向上させることである。この方法の好ましい態様は、上述したとおりである。再度の混練りによる極性樹脂の省略および酸変性ポリオレフィン樹脂の使用の可能性についても、上述したと同様である。一方、有機繊維を使用せず、従来広く行われてきたゴム成分を多量に配合する手法をとると、常温ないし８０℃程度の高温使用環境における十分な剛性を付与することが困難となり、材料としての耐衝撃性と剛性のバランスをとることが極めて困難となる。

また、本発明の樹脂組成物は、剛性を確保するうえで、曲げ弾性率が１，５００ＭＰａ以上、好ましくは１，８００ＭＰａ以上、さらに好ましくは２，０００ＭＰａ以上である。現実的な観点からは、１０，０００ＭＰａ以下が好ましい。曲げ弾性率が１，５００ＭＰａ未満では、成形品の構造を維持することが困難であったり、自重ないし取り付け部品などによる応力付加により容易に変形したり、クリープ変形したりすることがある。
曲げ弾性率を１，５００ＭＰａ以上にする一つの方法は、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂および上記（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造することである。（ａ）ポリオレフィン樹脂および（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の好ましい態様は、上述したとおりである。
他の方法は、ポリオレフィン樹脂および有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造し、そして、それを、再度、混練りして有機繊維の分散を向上させることである。この方法の好ましい態様は、上述したとおりである。再度の混練りによる極性樹脂の省略および酸変性ポリオレフィン樹脂の使用の可能性についても、上述したと同様である。

さらに、本発明の樹脂組成物は、引っ張り破断伸びが２５％以上、好ましくは３０％以上、さらに好ましくは３５％以上である。現実的な観点から、３００％以下が好ましい。有機繊維の分散性が悪いと、引っ張り破断伸びが低下し、成形品の外観が悪化する傾向にある。引っ張り破断伸びを２５％以上にする一つの方法は、上記（ａ）ポリオレフィン樹脂および上記（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造することである。（ａ）ポリオレフィン樹脂および（ｂ）極性樹脂が付着した有機繊維の好ましい態様は、上述したとおりである。
他の方法は、ポリオレフィン樹脂および有機繊維を含有する有機繊維強化複合樹脂組成物を製造し、そして、それを、再度、混練りして有機繊維の分散を向上させることである。この方法の好ましい態様は、上述したとおりである。再度の混練りによる極性樹脂の省略および酸変性ポリオレフィン樹脂の使用の可能性についても、上述したと同様である。
なお、本発明の樹脂組成物に、必要に応じて、従来公知のゴム成分を配合することにより、引っ張り破断伸びを向上させることもできる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例により限定されるものではない。
実施例、比較例で用いた材料および評価方法は以下に示すとおりである。

［使用材料］
成分（Ａ−１）：エポキシ樹脂としてポリグリシジルエーテル系エポキシ樹脂を用いて、エポキシ処理したＰＥＴ繊維〔帝人ファイバー製「Ｐ９００ＡＬ ＢＨＴ１６７０Ｔ２５０」、平均繊維径２５μｍ、エポキシ樹脂付着量＝０．２重量％〕
成分（Ａ−２）：ＰＥＴ繊維〔帝人ファイバー製「Ｐ９００Ｍ ＢＨＴ１６７０Ｔ２５０」、平均繊維径２５μｍ（１,６７０ｄｔｅｘ）〕
成分（ｂ）：ポリプロピレン〔日本ポリプロ（株）製「ＳＡ０６Ａ」、メルトフローレート６０ｇ／１０分（２３０℃、２１．２Ｎ荷重）〕
成分（ｃ−１）：ポリプロピレン〔日本ポリプロ（株）製 「ＭＡ３」、メルトフローレート１１ｇ／１０分（２３０℃、２１．２Ｎ荷重）〕
成分（ｃ−２）：無水マレイン酸（試薬１級）
成分（ｃ−３）：過酸化物〔２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン（日本油脂社製、商品名「パーヘキサ２５Ｂ」）〕

［評価方法］
＜曲げ弾性率、最大曲げ応力＞
成形により得られた厚み６．４ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×長さ１２７ｍｍのバーについて、ＡＳＴＭ−Ｄ−７９０−９８法に準拠して下記条件で測定を行った。
試験速度：２ｍｍ／ｍｉｎ
支点間距離：100ｍｍ

＜アイゾット衝撃強度＞
成形により得られた厚み６．４ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×長さ１２７ｍｍのバーを半分の６３．５ｍｍの長さに切削したものについて、ＡＳＴＭ−Ｄ−２５６−００法に準拠して下記条件で測定を行なった。
ノッチ加工の回転数：４００ｒｐｍ
ノッチ加工の送り速度：１２０ｍｍ／ｍｉｎ
ハンマー容量：６０ｋｇｆ・ｃｍ
測定温度：２３℃、−４０℃

＜引っ張り破断強度、引っ張り破断伸び＞
成形により得られた厚み３．２ｍｍ×幅１２．７ｍｍのＴＹＰＥ−Ｉのバーについて、ＡＳＴＭ−Ｄ−６３８−０２法に準拠して試験速度５０ｍｍ／ｍｉｎで測定を行なった。

＜外観＞
成形により得られた８０ｍｍ×１００ｍｍ×厚さ２．０ｍｍの平板の表面を目視にて観察し、下記基準で評価した。
○：繊維の分散がもっとも良好で、開繊していない繊維の束はほとんど見えず、平板表面も平滑である。
△：開繊していない繊維の束が少し見られ、平板表面に少し凸凹がある。
×：開繊していない繊維の束が多数みられ、平板表面が荒れている。

［製造例］
＜製造例１：変性ポリオレフィンの製造＞
所定量の成分（ｃ−１）ポリプロピレンと成分（ｃ−２）無水マレイン酸粉、成分（ｃ−３）過酸化物を表１で示す配合で、二軸押出機（ＪＳＷ製「ＴＥＸ３０」、Ｌ／Ｄ＝４２、シリンダー径３０ｍｍ、シリンダー温度：５０〜２３０℃、ダイヘッド部温度：１８０℃）を用いて混練し、変性ポリプロピレンを製造した。得られた変性ポリプロピレンペレットを沸騰キシレンに溶解し、アセトン中に再沈した後、８０℃で６時間真空乾燥して粉末状のサンプルを得た。このサンプルをプレス成形することにより得られたフィルムの赤外線吸収スペクトルを、フーリエ変換型赤外分光光度計（装置：Ｊａｓｃｏ ＦＴ／ＩＲ−６１０）を用いて測定した。得られた赤外線吸収スペクトルの１,６６５ｃｍ^-1と１,８２７ｃｍ^-1の間でベースラインを引き、この間の面積値を算出し、別途作成した検量線とこの面積値からペレット中の全不飽和カルボン酸変性量を求めたところ１．１重量％であった。

＜製造例２：有機繊維含有ポリオレフィン樹脂ペレットの製造＞
成分（ｂ）ポリプロピレンと成分（Ａ−１、２）有機繊維成分、成分（Ｃ）変性ポリプロピレンとを、表２に示す配合でクロスヘッドダイを有する二軸押出機（ＪＳＷ製「ＴＥＸ３０」、Ｌ／Ｄ＝４２、シリンダー径３０ｍｍ、シリンダー温度：１９０〜２２０℃、クロスヘッドダイ温度：２２０℃）を用いて引き抜き成形を行い、有機繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレット（実施例１、実施例Ｂ１〜Ｂ２）を製造した。なお、ペレット長は８ｍｍとなるように調整した。

＜実施例１、Ｂ１〜Ｂ２＞
得られた有機繊維含有ポリオレフィン樹脂ペレットを、射出成形機に供し、シリンダー温度２１０℃、金型温度７０℃、背圧１０ｋｇ／ｃｍ^２、およびスクリュー回転数５０ｒｐｍにて、８０mm×１００mm×厚さ２．０mmの平板と厚み６．４ｍｍ×幅１２．７ｍｍ×長さ１２７ｍｍのバー、厚み３．２ｍｍ×幅１２．７ｍｍのＴＹＰＥ−Ｉのバーをそれぞれ成形した。評価結果を表２に示す。

表２より、本発明によれば、外観に優れ、かつ曲げ引っ張り破断伸び、衝撃強度などの機械的強度に優れており、ガラス繊維のような無機物が入っていないのでサーマルリサイクルも容易な成形品が得られることが分かる。

＜実施例２〜８＞
ペレット長、成分（Ａ−１）である有機繊維成分の量、成分（ｂ）であるポリプロピレンの量を、表３のとおりにした以外は、実施例１と同様の方法で有機繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレットを製造し、成形した。評価結果を表３に示す。
極性樹脂を有機繊維に付着させたことにより、ポリオレフィン樹脂への有機繊維の分散性が向上したため、表３に記載されているとおり、物性が改良された。
−４０℃におけるアイゾット衝撃強度は、ペレット長（有機繊維の長さに対応）が長いほど良好であった。また、−４０℃におけるアイゾット衝撃強度および曲げ弾性率は、成分（Ａ−１）である有機繊維成分の量が多いほど良好であった。外観（成形品の表面の凹凸）は、成分（Ａ−１）である有機繊維成分の量が少ないほど良好であった。

＜実施例Ｂ３＞
成分（ｂ）であるポリプロピレンと成分（Ａ−２）である有機繊維成分の量を、表４のとおりにした以外は、製造例２と同様の方法でペレット長８ｍｍの有機繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレットを製造した。この有機繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレットを、製造例２と同じ二軸押出機（シリンダー温度：１８０〜２１０℃、クロスヘッドダイの代わりに通常のダイを使用）を用いて混練りし、ペレット長８ｍｍの有機繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレットを得た。この有機繊維強化ポリオレフィン樹脂ペレットを、実施例１と同様の方法で成形した。評価結果を表４に示す。

明細書中で引用されている全ての文献の内容、上述の特許第３０７３９８８号に対応する米国特許第６３９５３４２号明細書の内容、および本願がパリ条約上の優先権を主張している全ての最初の出願の明細書の内容は、その全体として、本願の中へ、これによって参照により組み込まれる。

本発明の有機繊維強化複合樹脂組成物から得られる成形品は、繊維の分散がよく、外観に優れ、かつ引っ張り破断伸び、衝撃強度などの機械的強度に優れており、サーマルリサイクルが容易なことから、自動車用部品、建築用資材や、液晶関係ないし半導体関係で使用されるトレイなどの弱電部品などにおいて極めて有用である。

Claims (18)

1. （ａ）ポリオレフィン樹脂（ただし、酸変性ポリオレフィン樹脂を除く）６０〜９５重量％、（ｂ）極性樹脂（ただし、酸変性ポリオレフィン樹脂を除く）が付着した有機繊維４０〜５重量％〔ただし、（ａ）＋（ｂ）＝１００重量％〕を含有することを特徴とする有機繊維強化複合樹脂組成物。
2. （ａ）ポリオレフィン樹脂がプロピレン樹脂である請求の範囲１に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
3. （ｂ）を構成する極性樹脂が熱硬化性樹脂である請求の範囲１に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
4. （ｂ）を構成する極性樹脂がエポキシ樹脂である請求の範囲３に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
5. （ｂ）において、極性樹脂の付着量が有機繊維に対し、０．０１〜５重量％である請求の範囲１、３または４に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
6. （ｂ）を構成する有機繊維は、２００℃以上に融点がある請求の範囲１に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
7. （ｂ）を構成する有機繊維が、ポリエステル繊維またはポリアミド繊維である請求の範囲６に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
8. ポリオレフィン樹脂１００重量部に対し、有機繊維１０〜２００重量部を含有してなり、−４０℃におけるアイゾット衝撃強度が１０ｋＪ／ｍ^２以上であることを特徴とする有機繊維強化複合樹脂組成物。
9. 曲げ弾性率が１，５００ＭＰａ以上である請求の範囲８に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
10. 引っ張り破断伸びが２５％以上である請求の範囲８に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
11. ポリオレフィン樹脂がプロピレン樹脂である請求の範囲８に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
12. 極性樹脂が有機繊維に対し、０．０１〜５重量％付着している請求の範囲８に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
13. 極性樹脂が熱硬化性樹脂である請求の範囲１２に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
14. 極性樹脂がエポキシ樹脂である請求の範囲１３に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
15. 有機繊維は、２００℃以上に融点がある請求の範囲８に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
16. 有機繊維が、ポリエステル繊維またはポリアミド繊維である請求の範囲１５に記載の有機繊維強化複合樹脂組成物。
17. 請求の範囲１〜１６のいずれかに記載の有機繊維強化複合樹脂組成物を成形してなる有機繊維強化複合樹脂成形品。
18. 成形法が射出成形である請求の範囲１７に記載の有機繊維強化複合樹脂成形品。