KR20150079895A - 펠렛 혼합물, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물, 성형체 및 펠렛 혼합물의 제조 방법 - Google Patents

펠렛 혼합물, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물, 성형체 및 펠렛 혼합물의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

우수한 강도, 특히 우수한 굽힘 강도를 발현하는 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지의 펠렛 혼합물, 조성물, 성형체 및 상기 펠렛 혼합물의 제조 방법을 제공한다. 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하는 펠렛(X)와, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 포함하는 펠렛 혼합물이다.

Description

펠렛 혼합물, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물, 성형체 및 펠렛 혼합물의 제조 방법{PELLET MIXTURE, CARBON FIBER-REINFORCED POLYPROPYLENE RESIN COMPOSITION, MOLDED BODY, AND METHOD FOR PRODUCING PELLET MIXTURE}
본 발명은 우수한 강도를 발현하는 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지의 펠렛 혼합물, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물, 성형체 및 상기 펠렛 혼합물의 제조 방법에 관한 것이다.
본원은 2012년 11월 30일에 일본에 출원된 특허출원 2012-263409호에 기초하여 우선권을 주장하며, 그 내용을 여기에 원용한다.
폴리프로필렌 수지는 성형 가공이 용이하고, 또한 경량성과 기계 특성의 밸런스도 우수하기 때문에, 생활 자재 또는 자동차 내외장 부품 등의 각종 공업 부품에 폭넓게 사용되고 있다.
공업 부품용 폴리프로필렌 수지는, 강성이나 내열성과 같은 기계적 강도를 향상시키기 위해서, 탈크, 마이카 또는 유리 섬유 등의 무기 충전재를 배합하는 연구가 이루어지고 있다. 탈크는 가장 대표적인 무기 충전재이며, 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 요구되는 기계적 강도를 탈크의 배합에 의해서 발현시키기 위해서는, 다량의 배합이 필요해진다. 탈크를 배합한 폴리프로필렌 수지 조성물은, 비중이 커져 버리기 때문에, 그의 보강 효과는 충분하다고는 말할 수 없다.
이 때문에, 보다 높은 강성이나 강도가 요구되는 용도에서는, 어스펙트비가 높은, 유리 섬유나 위스커(whisker) 또는 탄소 섬유와 같은 섬유상 충전재를 배합하는 방법이 알려져 있다. 이 중, 탄소 섬유는, 유리 섬유나 위스커에 비해서, 보다 고도한 보강 효과(즉, 강성이나 강도와 경량성의 밸런스)가 얻어지는 점에서, 우수한 보강재이다.
그러나 최근에는, 수지에 대하여 더욱 고도의 기계적 강도가 요구되는 경향이 있어, 섬유의 파손을 일으키는 일 없이 장섬유로 강화된 열가소성 수지 조성물을 제조하는 방법으로서, 인발(引拔) 성형이 주목받고 있다. 특허문헌 1에는, 연속된 유리 섬유를 크로스헤드 다이에 통과시켜 당기면서, 용융 수지로 함침시키는 방법이 기재되어 있다.
탄소 섬유와 폴리프로필렌 수지의 경우에는, 양자의 친화성이 낮기 때문에, 탄소 섬유와 수지의 밀착성이 불충분해진다. 그래서 특허문헌 2에서는, 에폭시계 사이징제로 표면 처리된 탄소 섬유에, 말레산 변성 폴리프로필렌 수지 및/또는 무수 말레산 변성 폴리프로필렌 수지를 함침시켜 얻어지는, 탄소 장섬유 강화 수지 펠렛을 이용하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법에서는, 계면 강도가 높아지기 때문에 성형체의 강도가 높아지는 한편, 탄소 섬유로의 함침이 곤란해지는 경우가 있다. 그 때문에, 제조 방법에 따라서는 강도가 낮아지는 경우가 있다.
일본 특허공개 평3-121146호 공보 일본 특허공개 2005-125581호 공보
본 발명은 우수한 강도, 특히 우수한 굽힘 강도를 발현하는 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지의 펠렛 혼합물, 조성물, 성형체 및 상기 펠렛 혼합물의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 예컨대, 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지를 탄소 섬유에 함침시키는 것에 의해서 얻어진 장섬유 펠렛과, 산 변성 폴리프로필렌 수지 펠렛을 혼합하여 사출 성형한 성형체가, 우수한 기계 특성을 나타낸다는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명의 제 1 태양은, 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하는 펠렛(X)와, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 포함하는 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 2 태양은, 상기 탄소 섬유(C)가 상기 폴리프로필렌 수지(A)로 함침되어 있는, 상기 제 1 태양의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 3 태양은, 상기 펠렛(X) 중의 상기 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L)이 5mm 이상 20mm 이하인, 상기 제 1 또는 제 2 태양의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 4 태양은, 상기 펠렛(X) 중의 상기 탄소 섬유(C)의 섬유 직경이 5μm 이상 12μm 이하인, 상기 제 1 내지 제 3 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 5 태양은, 상기 펠렛(X) 중의 상기 탄소 섬유(C)의 함유율이 상기 펠렛(X)의 전체 질량에 대하여 10질량% 이상 50질량% 이하인, 상기 제 1 내지 제 4 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 6 태양은, 상기 폴리프로필렌 수지(A)의 산량이 무수 말레산 환산으로 0.005질량% 이하인, 상기 제 1 내지 제 5 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 7 태양은, 상기 폴리프로필렌 수지(A)의 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)이 5g/10분 이상 70g/10분 이하인, 상기 제 1 내지 제 6 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 8 태양은, 상기 펠렛 혼합물 중의 상기 폴리프로필렌 수지(A)의 함유율이 상기 펠렛 혼합물의 전체 질량에 대하여 1질량% 이상 94질량% 이하인, 상기 제 1 내지 제 7 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 9 태양은, 상기 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)가, 불포화 카복실산 또는 그의 유도체로 변성된 폴리프로필렌 수지인, 상기 제 1 내지 제 8 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 10 태양은, 상기 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)의 산량이 무수 말레산 환산으로 0.5질량% 이상 10질량% 이하인, 상기 제 1 내지 제 9 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
본 발명의 제 11 태양은, 추가로, 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)이 0.1g/10분 이상 4g/10분 이하인 폴리프로필렌 수지(D)의 펠렛(Z)를 포함하는, 상기 제 1 내지 제 10 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물이다.
또한, 본 발명의 제 12 태양은, 상기 제 1 내지 제 11 태양 중 어느 하나의 펠렛 혼합물을 성형하여 얻어지는 성형체이다.
본 발명의 제 13 태양은, 상기 성형체 중의 상기 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')가 1mm 이상 7mm 이하인, 상기 제 12 태양의 성형체이다.
본 발명의 제 14 태양은, 상기 성형체의 산량이 무수 말레산 환산으로 0.01질량% 이상 0.5질량% 이하인, 상기 제 12 또는 제 13 태양의 성형체이다.
또한, 본 발명의 제 15 태양은, 용융 상태에 있는 폴리프로필렌 수지(A)에 탄소 섬유(C)를 혼합하여, 펠렛(X)를 얻고, 이것에, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 혼합하는, 펠렛 혼합물의 제조 방법이다.
본 발명의 제 16 태양은, 상기 폴리프로필렌 수지(A)를 압출기로 용융하고, 상기 탄소 섬유(C)의 토우(tow)를 압출기의 다이스 부분에 공급하고 인발하여 상기 폴리프로필렌 수지(A)와 상기 탄소 섬유(C)를 혼합한 후, 사이드 커트 방식의 펠렛타이저로 커팅하여, 상기 펠렛(X)로 하고, 이것에, 상기 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 상기 펠렛(Y)를 혼합하는, 상기 제 15 태양의 펠렛 혼합물의 제조 방법이다.
또, 본 발명의 제 17 태양은, 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하는 펠렛(X), 및 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 이용하여 얻어지는, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물이다.
본 발명의 제 18 태양은, 상기 펠렛(X)와 상기 펠렛(Y)를 용융 혼련하여 얻어지는, 상기 제 17 태양의 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물이다.
본 발명의 제 19 태양은, 상기 펠렛(X)와 상기 펠렛(Y)와, 추가로 폴리프로필렌 수지(D)의 펠렛(Z)를 용융 혼련하여 얻어지는, 상기 제 17 또는 제 18 태양의 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물이다.
또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 측면에서는, 이하와 같은 태양을 갖는다.
즉 본 발명의 제 20 태양은, 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하고, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 실질적으로 함유하지 않는 펠렛(X), 및 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물이다.
본 발명의 제 21 태양은, 상기 수지 조성물로부터 얻어지는 성형체이다.
본 발명의 제 22 태양은, 용융 상태에 있는 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A)에 탄소 섬유(C)를 첨가하여 얻어지는 펠렛(X)에, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 첨가 혼합하는 상기 수지 조성물의 제조 방법이다.
본 발명의 제 23 태양은, 상기 수지 조성물을 용융 성형하는 상기 성형체의 제조 방법이다.
본 발명의 제 24 태양은, 펠렛(X) 중의 탄소 섬유의 질량 평균 길이(L)이 5mm≤(L)≤20mm인 상기 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물이다.
본 발명에 의하면, 함침과 계면 강도의 밸런스가 우수한 제조 방법에 의해, 우수한 강도, 특히 우수한 굽힘 강도를 발현하는 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지의 펠렛 혼합물, 조성물 및 성형체가 얻어진다.
본 발명의 제조 방법은 함침과 계면 강도의 밸런스가 우수하기 때문에, 우수한 강도, 특히 우수한 굽힘 강도를 발현하는 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지의 펠렛 혼합물, 조성물 및 성형체를 제공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시형태에 관하여 구체예를 나타내어 설명한다.
<폴리프로필렌 수지(A)>
본 실시형태에서 이용하는 폴리프로필렌 수지(A)는 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 것이다.
실질적으로 산 변성되어 있지 않다는 것은, 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체로 변성되어 있지 않은 것을 의미한다. 또한, 기준으로서 폴리프로필렌 수지(A)의 전체 함유량 중 95% 이상에 대하여 이들 변성이 일어나 있지 않은 것을 가리킨다.
폴리프로필렌 수지(A)의 산량은 무수 말레산 환산으로 0.005질량% 이하이고, 바람직하게는 0.002질량% 이하이다.
여기에서 말하는 산량은, 예컨대 계 내에 도입한 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체의 몰수에, 무수 말레산의 분자량을 곱하고, 폴리프로필렌 수지(A)의 질량으로 나누는 것에 의해 산출하는 것을 가리킨다. 단, 계 내에 도입한 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체의 양이 불명확한 경우는, 중화 적정에 의해 구한 산가로부터 나누는 것에 의해 산출해도 된다.
폴리프로필렌 수지(A)로서는, 프로필렌 단독중합체 외에, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 프로필렌-α-올레핀 공중합체 등을 이용할 수 있다. 구체적으로는, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 프로필렌-뷰텐 랜덤 공중합체 또는 프로필렌-헥센 랜덤 공중합체 등을 들 수 있다.
이들 중에서는, 높은 강도가 얻어지는 점에서, 프로필렌 단독중합체 또는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체가 바람직하고, 높은 탄성률이 얻어지는 점에서, 프로필렌 단독중합체가 보다 바람직하다.
프로필렌과 다른 단량체의 공중합체를 이용하는 경우, 높은 탄성률이 얻어지는 점에서, 폴리프로필렌 수지(A) 중의 프로필렌 단위의 함유율은 50질량% 이상이 바람직하고, 80질량% 이상이 보다 바람직하다.
폴리프로필렌 수지(A)의 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)은 5g/10분 이상 70g/10분 이하이고, 30g/10분 이상 70g/10분 이하가 바람직하다. MFR이 5g/10분 이상이면, 성형 가공 시의 가공성이 양호하다. MFR이 70g/10분 이하이면, 얻어지는 성형체의 충격 강도가 저하되지 않는다.
폴리프로필렌 수지(A)는 시판품을 이용할 수 있다. 예컨대, 니혼폴리프로사제의 MA1B(MFR=21g/10분), MA3(MFR=11g/10분), MA04A(MFR=40g/10분), MA06A(MFR=60g/10분), MG03B(MFR=30g/10분), BC03B(MFR=30g/10분) 또는 BC06C(MFR=60g/10분); 이데미쓰석유화학사제의 J-2003GP(MFR=20g/10분); 프라임폴리머사제의 J-3000GP(MFR=30g/10분), J106MG(MFR=15g/10분) 또는 J708UG(MFR=45g/10분)를 들 수 있다.
<탄소 섬유(C)>
본 실시형태에서 이용하는 탄소 섬유(C)는 PAN계(HT, IM, HM), 피치계(GP, HM) 또는 레이온계 중 어느 것이나 사용 가능하지만, 높은 강도가 얻어지는 점에서, PAN계가 바람직하다.
탄소 섬유(C)는 섬유 직경이 5μm 이상 12μm 이하, 예컨대 5μm 이상 10μm 이하이고, 6μm 이상 8μm 이하인 것이 바람직하다. 섬유 직경이 5μm 이상이면, 섬유의 표면적이 작아져, 성형성이 향상된다. 섬유 직경이 12μm 이하이면, 섬유의 어스펙트비가 커져, 보강 효과가 우수하다.
탄소 섬유의 섬유 직경은 전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 여기에서는, 섬유 직경이 전술한 범위 내라는 것은, 예컨대 전자 현미경으로 목측(目測)한 섬유의 90% 이상의 직경이 전술한 범위 내인 경우를 가리키는 것으로 한다.
상기 범위의 섬유 직경을 갖는 탄소 섬유를 제조하는 방법으로서는, 예컨대, 일본 특허공개 2004-11030호 공보, 일본 특허공개 2001-214334호 공보 또는 일본 특허공개 평5-261792호 공보 등에 기재된 방법을 들 수 있다.
탄소 섬유(C)는 표면을 전해 처리한 것이 바람직하고, 나아가 표면 처리제를 이용하여 표면 처리한 것이 보다 바람직하다.
표면 처리제로서는, 예컨대, 에폭시계 사이징제, 우레탄계 사이징제, 나일론계 사이징제 또는 올레핀계 사이징제를 들 수 있다. 이들 중에서는, 에폭시계 사이징제가 바람직하다. 표면 처리하는 것에 의해서, 인장 강도, 굽힘 강도가 향상된다는 이점이 얻어진다. 상기 표면 처리된 탄소 섬유는 시판품을 이용해도 된다.
탄소 섬유(C)는 시판품을 이용할 수 있다. 예컨대, 미쓰비시레이온사제의 파이로필(등록상표) CF 토우 TR50S 6L, TRH50 12L, TRH50 18M, TR50S 12L, TR50S 15L, MR40 12M, MR60H 24P, MS40 12M, HR40 12M, HS40 12P, P330 60K, WCF 50K, 파이로필(등록상표) 촙드 파이버 TR066, TR066A, TR068, TR06U, TR06NE, TR06G, TR06UL, TR06NL 또는 MR06NE를 들 수 있다. 이들 중에서는, 높은 강도가 얻어지는 점에서, CF 토우가 바람직하고, 생산성의 점에서, P330 60K 또는 WCF 50K가 보다 바람직하다.
<펠렛(X)>
본 실시형태의 펠렛(X)는 폴리프로필렌 수지(A)와 탄소 섬유(C)를 함유한다. 또한, 본 실시형태의 펠렛(X)는 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 실질적으로 함유하지 않는다.
펠렛(X) 중의 탄소 섬유(C)는 폴리프로필렌 수지(A)로 함침된 상태에 있다. 여기에서 말하는 함침이란, 탄소 섬유(C)의 속(束)의 일부 또는 전부에 폴리프로필렌 수지(A)가 침투하여, 탄소 섬유(C)의 표면과 폴리프로필렌 수지(A)가 접해서, 탄소 섬유(C)와 폴리프로필렌 수지(A)가 일체화된 상태를 의미한다.
펠렛(X) 중의 폴리프로필렌 수지(A)의 함유율은 50질량% 이상 90질량% 이하이다. 펠렛(X) 중의 탄소 섬유(C)의 함유율은 10질량% 이상 50질량% 이하이다.
펠렛(X) 중의 탄소 섬유(C)의 함유율이 10질량% 이상이면, 탄소 섬유에 의한 보강 효과가 높아, 강도나 강성의 향상이 크다. 펠렛(X) 중의 탄소 섬유(C)의 함유율이 50질량% 이하이면, 인장 신도가 저하되지 않는다. 상기 함유율은 나아가 20∼40질량%여도 된다.
펠렛(X)의 제조 방법으로서는, 예컨대, 용융 상태에 있는 폴리프로필렌 수지(A)와 탄소 섬유(C)를 혼합한 후, 커팅하고, 냉각하는 방법을 들 수 있다.
용융 상태에 있는 폴리프로필렌 수지(A)와 탄소 섬유(C)를 혼합하는 방법으로서는, 예컨대, [1]: 폴리프로필렌 수지(A)를 압출기로 용융하고, 탄소 섬유(C)의 토우를 압출기의 다이스 부분에 공급하고 인발하여 혼합하는 방법, [2]: 폴리프로필렌 수지(A)를 압출기로 용융하고, 사이드 피더로부터 탄소 섬유(C)의 촙드 파이버를 공급하는 방법을 들 수 있다. 이들 중에서는, 탄소 섬유(C)의 섬유 길이를 길게 유지할 수 있기 때문에, [1]의 방법이 바람직하다.
커팅 방법으로서는, 예컨대, 사이드 커트 방식의 펠렛타이저를 이용하는 방법, 드럼식 커터를 이용하는 방법 또는 핫 커트 펠렛타이저를 이용하는 방법을 들 수 있다. 여기에서 펠렛타이저란, 커터를 구비하고, 외부의 압출기로부터 압출된 재료로부터 펠렛을 제조하기 위해서 이용되는 기기를 가리킨다.
상기 [1]의 방법을 채용하는 경우에는, 사이드 커트 방식의 펠렛타이저를 이용하는 방법이 바람직하다. 사이드 커트 방식의 펠렛타이저를 이용함으로써, 탄소 섬유(C)가 원하는 길이로 절단되지 않는 「커트 불량 펠렛」의 발생을 저감시키는 것이 가능하다.
펠렛(X) 중의 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L)은 5mm 이상 20mm 이하이고, 8mm 이상 12mm 이하가 바람직하다. 질량 평균 길이(L)이 5mm 이상이면, 탄소 섬유에 의한 보강 효과가 높아, 강도나 강성의 향상이 높다. 질량 평균 길이(L)이 20mm 이하이면, 성형 가공이 곤란해지지는 않는다.
[1]의 방법을 채용하여, 사이드 커트 방식의 펠렛타이저를 이용해서 커팅한 경우, 펠렛(X) 중의 탄소 섬유(C)의 길이는 펠렛의 길이와 동일하다. 이 경우, 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L)은 펠렛(X)의 길이를 측정함으로써 산출할 수 있다.
<산 변성 폴리프로필렌 수지(B)>
본 실시형태에서 이용하는 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)는, 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체로 변성(카복실산 변성)된 폴리프로필렌 수지이다.
여기에서, 폴리프로필렌 수지는 프로필렌의 단독중합체여도 되고, 프로필렌과 다른 단량체의 공중합체여도 된다.
산 변성 폴리프로필렌 수지(B)로서는, 예컨대, [1] 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 프로필렌-α-올레핀 공중합체 등에 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체를 그래프트 중합한 것, [2] 프로필렌과 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체를 랜덤 공중합한 것, [3] 프로필렌과 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체를 블록 공중합한 것, 또는 [4] 상기의 공중합체에 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체를 추가로 그래프트 중합한 것을 들 수 있다.
[1]로서는, 예컨대, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 프로필렌-뷰텐 공중합체 또는 프로필렌-헥센 공중합체 등의 폴리프로필렌 수지에, 무수 말레산, 아크릴산 또는 메타크릴산 등의 불포화 카복실산을 그래프트 중합하여 변성시킨 것 등을 들 수 있다.
[2]로서는, 예컨대, 프로필렌과, 아크릴산, 메타크릴산 또는 무수 말레산 등을 공중합하여 변성시킨 것을 들 수 있다.
불포화 카복실산으로서는, 예컨대, 말레산, 푸마르산, 이타콘산, 아크릴산 또는 메타크릴산을 들 수 있다. 불포화 카복실산 유도체로서는, 예컨대, 무수 말레산 또는 무수 이타콘산 등의 산 무수물; 메타크릴산나트륨 등의 금속염을 들 수 있다.
이들 중에서는, 제조의 용이성의 관점에서, 아크릴산, 메타크릴산 또는 무수 말레산이 바람직하다.
산 변성 폴리프로필렌 수지(B)의 산량은, 무수 말레산 환산으로 0.5질량% 이상 10질량% 이하이고, 1.0질량% 이상 5.0질량% 이하인 것이 바람직하다. 산량이 이 범위 내이면, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)의 계면 강도 향상 효과를 충분히 발현시킬 수 있다.
여기에서 말하는 산량은, 계 내에 도입한 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체의 몰수에, 무수 말레산의 분자량을 곱하고, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)의 질량으로 나누는 것에 의해 산출한다. 단, 계 내에 도입한 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체의 양이 불명확한 경우는, 중화 적정에 의해 구한 산가로부터 나누는 것에 의해 산출해도 된다.
산 변성 폴리프로필렌 수지(B)는 시판품을 이용할 수 있다. 예컨대, 켐투라사제의 폴리본드 3200 또는 폴리본드 3150; 산요화성공업사제의 유멕스 1001, 유멕스 1010, 유멕스 1003 또는 유멕스 1008; 미쓰이화학사제의 애드머 QE800 또는 애드머 QE810; 도요화성공업사제의 토요타크 H-1000P를 들 수 있다.
산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 소재의 형상으로서는, 펠렛, 분말 또는 수분산액 등의 형상이어도 되지만, 본 실시형태에서는 이하에 기술하는 바와 같이 펠렛에 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 것을 이용하고 있다.
<펠렛(Y)>
본 실시형태의 펠렛(Y)는 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유한다.
펠렛(Y)의 제조 방법으로서는, 예컨대, 압출기에 의해 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 제조하고, 스트랜드 커트나 핫 커트에 의해 제조하는 방법, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 수지를 용융 혼련한 것을 스트랜드 커트나 핫 커트에 의해 제조하는 방법, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 분말을 가압 압축하여 제조하는 방법, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 시트를 절단하여 제조하는 방법 또는 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 포함하는 괴(塊)를 분쇄하여 제조하는 방법을 들 수 있다.
<폴리프로필렌 수지(D)>
본 실시형태에서 이용하는 폴리프로필렌 수지(D)는 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 것이다.
여기에서 「실질적으로 산 변성되어 있지 않다」라는 것은, 폴리프로필렌 수지(A)에 대하여 설명한 내용과 동일하다.
폴리프로필렌 수지(D)의 산량은 무수 말레산 환산으로 0.005질량% 이하이고, 바람직하게는 0.002질량% 이하이다.
여기에서 말하는 산량은, 계 내에 도입한 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체의 몰수에, 무수 말레산의 분자량을 곱하고, 폴리프로필렌 수지(D)의 질량으로 나누는 것에 의해 산출한다. 단, 계 내에 도입한 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체의 양이 불명확한 경우는, 중화 적정에 의해 구한 산가로부터 나누는 것에 의해 산출해도 된다.
폴리프로필렌 수지(D)로서는, 프로필렌 단독중합체 외에, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 프로필렌-α-올레핀 공중합체를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 프로필렌-뷰텐 랜덤 공중합체 또는 프로필렌-헥센 랜덤 공중합체를 들 수 있다.
이들 중에서는, 높은 강도가 얻어지는 점에서, 프로필렌 단독중합체 또는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체가 바람직하고, 높은 탄성률이 얻어지는 점에서, 프로필렌 단독중합체가 보다 바람직하다.
프로필렌과 다른 단량체의 공중합체를 이용하는 경우, 높은 탄성률이 얻어지는 점에서, 폴리프로필렌 수지(D) 중의 프로필렌 단위의 함유율은 50질량% 이상이 바람직하고, 80질량% 이상이 보다 바람직하다.
폴리프로필렌 수지(D)의 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)은 0.1g/10분 이상 4g/10분 이하이고, 0.3g/10분 이상 2g/10분 이하가 바람직하다.
용융 유량이 이 범위 내이면, 충격 강도가 우수한 성형체를 얻을 수 있다.
폴리프로필렌 수지(D)는 시판품을 이용할 수 있다. 예컨대, 니혼폴리프로사제의 EA9(MFR=0.5g/10분), EA8W(MFR=0.8g/10분), EA6A(MFR=1.9g/10분), FY6(MFR=2.5g/10분), EG8B(MFR=0.8g/10분), BC8(MFR=1.8g/10분) 또는 BC6C(MFR=2.5g/10분)를 들 수 있다.
<펠렛(Z)>
본 실시형태의 펠렛(Z)는 폴리프로필렌 수지(D)를 함유한다.
펠렛(Z)의 제조 방법으로서는, 예컨대, 폴리프로필렌 수지(D)를 중합한 후에, 스트랜드 커트나 핫 커트에 의해 제조하는 방법, 폴리프로필렌 수지(D)를 함유하는 수지를 용융 혼련한 것을 스트랜드 커트나 핫 커트에 의해 제조하는 방법, 폴리프로필렌 수지(D)를 함유하는 분말을 가압 압축하여 제조하는 방법, 폴리프로필렌 수지(D)를 함유하는 시트를 절단하여 제조하는 방법, 폴리프로필렌 수지(D)를 포함하는 괴를 분쇄하여 제조하는 방법을 들 수 있다.
<펠렛 혼합물>
본 실시형태의 펠렛 혼합물은, 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하는 펠렛(X)와, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 적어도 함유한다.
펠렛 혼합물은 폴리프로필렌 수지(D)를 함유하는 펠렛(Z)를 추가로 함유해도 된다. 폴리프로필렌 수지(D)를 함유하는 펠렛(Z)를 함유함으로써, 얻어지는 성형체의 노치 부착 샤르피 충격 강도를 향상시킬 수 있다.
폴리프로필렌 수지(D)는, MFR이 0.1g/10분 이상 4g/10분 이하이기 때문에, 탄소 섬유(C)로의 함침이 곤란하다. 그런 한편, 펠렛(X)와는 별도의 펠렛(Z)로 하여 이용함으로써, 폴리프로필렌 수지(D)를 충분히 포함하는 펠렛 혼합물이 되어, 노치 부착 샤르피 충격 강도를 향상시킬 수 있다.
본 실시형태의 펠렛 혼합물은, 「다른 성분」으로서, 탄소 섬유(C)의 함유율의 조정 등을 위해서, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B), 폴리프로필렌 수지(D) 이외의, 기타 폴리프로필렌 수지를 함유해도 된다.
기타 폴리프로필렌 수지를 이용함으로써, 동일한 펠렛(X)를 이용하여, 탄소 섬유(C)의 함유율이 상이한 펠렛 혼합물을 얻을 수 있다.
기타 폴리프로필렌 수지로서는, 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 것이다.
실질적으로 산 변성되어 있지 않다는 것은, 폴리프로필렌 수지가 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체로 변성되어 있지 않은 것을 의미한다. 또한, 기준으로서 폴리프로필렌 수지(A)의 전체 함유량 중 95% 이상에 대하여 이들 변성이 일어나 있지 않은 것을 가리킨다. 더욱 구체적으로는, 산량이 후술하는 값의 범위 내인 것이다.
기타 폴리프로필렌 수지의 산량은 무수 말레산 환산으로 0.005질량% 이하이고, 바람직하게는 0.002질량% 이하이다.
여기에서 말하는 산량은, 계 내에 도입한 불포화 카복실산, 또는 불포화 카복실산의 산 무수물, 에스터, 아마이드 또는 금속염 등으로부터 선택되는 불포화 카복실산 유도체의 몰수에, 무수 말레산의 분자량을 곱하고, 폴리프로필렌 수지의 질량으로 나누는 것에 의해 산출한다. 단, 계 내에 도입한 불포화 카복실산 또는 불포화 카복실산 유도체의 양이 불명확한 경우는, 중화 적정에 의해 구한 산가로부터 나누는 것에 의해 산출해도 된다.
기타 폴리프로필렌 수지로서는, 프로필렌 단독중합체 외에, 에틸렌-프로필렌 공중합체 또는 프로필렌-α-올레핀 공중합체를 이용할 수 있다. 구체적으로는, 프로필렌 단독중합체, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 프로필렌-뷰텐 랜덤 공중합체 또는 프로필렌-헥센 랜덤 공중합체를 들 수 있다.
이들 중에서는, 높은 강도가 얻어지는 점에서, 프로필렌 단독중합체 또는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체가 바람직하고, 높은 탄성률이 얻어지는 점에서, 프로필렌 단독중합체가 보다 바람직하다.
프로필렌과 다른 단량체의 공중합체를 이용하는 경우, 높은 탄성률이 얻어지는 점에서, 폴리프로필렌 수지 중의 프로필렌 단위의 함유율은 50질량% 이상이 바람직하고, 80질량% 이상이 보다 바람직하다.
기타 폴리프로필렌 수지의 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)은 5g/10분 이상 70g/10분 이하가 바람직하고, 30g/10분 이상 70g/10분 이하가 보다 바람직하다. MFR이 5g/10분 이상이면, 성형 가공 시의 가공성이 양호하다. MFR이 70g/10분 이하이면, 얻어지는 성형체의 충격 강도가 저하되지 않는다.
기타 폴리프로필렌 수지는 시판품을 이용할 수 있다. 예컨대, 니혼폴리프로사제의 MA1B(MFR=21g/10분), MA3(MFR=11g/10분), MA04A(MFR=40g/10분), MA06A(MFR=60g/10분), MG03B(MFR=30g/10분), BC03B(MFR=30g/10분) 또는 BC06C(MFR=60g/10분); 이데미쓰석유화학사제의 J-2003GP(MFR=20g/10분); 프라임폴리머사제의 J-3000GP(MFR=30g/10분), J106MG(MFR=15g/10분) 또는 J708UG(MFR=45g/10분)를 들 수 있다.
「다른 성분」의 형상은, 취급성이 양호해지기 때문에, 펠렛인 것이 바람직하다.
<펠렛 혼합물 중의 함유율>
펠렛 혼합물 중의 펠렛(X)의 함유율은 40질량% 이상 99.5질량% 이하가 바람직하고, 60질량% 이상 95질량% 이하가 보다 바람직하다.
펠렛 혼합물 중의 펠렛(Y)의 함유율은 0.5질량% 이상 16질량% 이하가 바람직하고, 0.5질량% 이상 5질량% 이하가 보다 바람직하다.
펠렛 혼합물 중의 펠렛(Z)의 함유율은 0질량% 이상 50질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 이상 20질량% 이하가 보다 바람직하다.
「다른 성분」을 함유하는 경우, 펠렛 혼합물 중의 펠렛(X)의 함유율은 40질량% 이상 99질량% 이하가 바람직하고, 60질량% 이상 95질량% 이하가 보다 바람직하다.
펠렛 혼합물 중의 펠렛(Y)의 함유율은 0.5질량% 이상 16질량% 이하가 바람직하고, 0.5질량% 이상 5질량% 이하가 보다 바람직하다.
펠렛 혼합물 중의 펠렛(Z)의 함유율은 0질량% 이상 20질량% 이하가 바람직하고, 0질량% 이상 15질량% 이하가 보다 바람직하다.
펠렛 혼합물 중의 「다른 성분」의 함유율은 0.5질량% 이상 59.5질량% 이하가 바람직하고, 4.5질량% 이상 39.5질량% 이하가 보다 바람직하다.
이들 범위 내이면, 얻어지는 성형체의 굽힘 강도, 충격 강도의 밸런스가 양호해진다. 또한, 이들 특성을 손상시키지 않는 범위로, 착색제나 가공 조제 등의 마스터배치를 포함해도 된다.
펠렛 혼합물 중의 폴리프로필렌 수지(A)의 함유율은 1질량% 이상 94질량% 이하이고, 50질량% 이상 90질량% 이하인 것이 바람직하다.
펠렛 혼합물 중의 폴리프로필렌 수지(A)의 함유율이 1질량% 이상이면, 인장 신도가 향상된다. 함유율이 94질량% 이하이면, 충분한 계면 강도가 얻어져, 성형체의 강도가 향상된다.
펠렛 혼합물은 펠렛(X)와 펠렛(Y), 필요에 따라 펠렛(Z), 「다른 성분」을 혼합해도 된다.
펠렛(X)와 펠렛(Y), 필요에 따라 펠렛(Z), 「다른 성분」의 혼합 방법으로서는, 드라이 블렌딩이 바람직하다. 드라이 블렌딩이란, 용융이나 용해 등을 수반하지 않는 블렌딩이다.
드라이 블렌딩의 방법으로서는, 예컨대, 텀블러, 헨셸 믹서, 핸드 블렌딩, V형 블렌더 또는 스크류에 의한 방법을 들 수 있다. 효율적으로 펠렛을 드라이 블렌딩할 수 있기 때문에, 텀블러에 의한 방법이 바람직하다.
이렇게 해서 얻어진 펠렛 혼합물은, 후술하는 바와 같이, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물의 제조 방법(즉 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물의 원료로서의 사용), 수지의 성형체의 제조 방법(즉 성형체의 원료로서의 사용)에 이용할 수 있다.
<탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물>
본 실시형태의 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물은 펠렛 혼합물이 용융 혼련된 것을 가리킨다.
탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물은 펠렛 혼합물을 용융 혼련하는 것에 의해 얻어진다. 용융 혼련이란, 펠렛 혼합물의 1성분 또는 2성분 이상이 용융되는 온도에서 혼련하는 것이다. 혼련의 방법으로서는, 스크류에 의한 방법이 바람직하고, 사출 성형기의 단축 스크류에 의한 방법이 더욱 바람직하다.
본 실시형태의 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물에는, 필요에 따라, 여러 가지의 수지 첨가제를 배합할 수 있다.
수지 첨가제로서는, 예컨대, 안료 등의 착색제; 페놀계 또는 인계 등의 산화 방지제; 힌더드 아민계 등의 광 안정제; 벤조트라이아졸계 등의 자외선 흡수제; 질소 화합물 등의 금속 불활성제; 카본 블랙; 소비톨계 등의 조핵제; 이형제; 지방산 아마이드계 등의 활제; 비이온계 등의 대전 방지제; 유리 섬유; 무기 충전재; 탄소 섬유(C) 이외의 유기 충전재; 내충격성 개질제; 용융 장력 향상제; 할로젠 화합물 등의 난연제; 중탄산나트륨 또는 시트르산 등의 화학계 발포제; 탄산 가스, 질소 등의 물리계 발포제; 무기 화합물 등의 중화제; 싸이아졸계 등의 항균·방미(防黴)제; 프로세스 오일(배합유); 가소제; 비이온계 등의 계면 활성제; 폴리프로필렌 수지 이외의 폴리올레핀, 폴리아마이드 또는 폴리에스터 등의 열가소성 수지; 엘라스토머(고무) 등을 들 수 있다.
이들 수지 첨가제는 단독으로 이용해도 되고, 2종 이상을 병용해도 된다.
또한, 수지 조성물에 첨가해도 되고, 전술한 펠렛에 첨가되어 있어도 된다. 또, 전술한 각 펠렛에 2종 이상이 첨가되어 있어도 된다.
<성형체>
본 실시형태의 성형체는 펠렛 혼합물을 용융 성형하는 것에 의해 얻어진다. 용융 성형의 방법으로서는, 예컨대, 사출 성형 또는 압축 성형을 들 수 있다.
용융 성형하는 것에 의해, 폴리프로필렌 수지와 탄소 섬유(C)의 계면 강도를 높게 하는 것이 가능하다.
성형체 중의 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')는 1mm 이상 7mm 이하이고, 3mm 이상 6mm 이하가 바람직하다.
또한, 성형체 중에 포함되는 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')의 분포는, 2mm 이상 8mm 이하의 탄소 섬유를 40질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 50질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하다. 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')의 분포가 이 범위 내에 있으면, 성형체 중에서의 탄소 섬유의 분산 상태가 양호해져, 탄소 섬유에 의한 보강 효과가 높아진다.
성형체 중의 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')의 측정 방법으로서는, 예컨대, 성형체 중으로부터, 폴리프로필렌 수지를 용제에 의해 제거하고, 잔존한 탄소 섬유를 광학 현미경으로 관찰하여 구하는 방법, 폴리프로필렌 수지를 질소 분위기 하, 예컨대 500℃×30분에서 열분해하여 제거하고, 잔존한 탄소 섬유를 광학 현미경으로 관찰하여 구하는 방법, 성형체의 파단면을 광학 현미경 등에 의해 관찰하는 방법, X선 CT에 의해 관찰하는 방법을 들 수 있다.
성형체의 산량은 무수 말레산 환산으로 0.01질량% 이상 0.5질량% 이하이고, 0.02질량% 이상 0.1질량% 이하인 것이 바람직하다.
성형체의 산량은 폴리프로필렌 수지(A), 산 변성 폴리프로필렌 수지(B), 폴리프로필렌 수지(D)의 산량과 질량비로부터 산출할 수 있다. 단, 이들 성분의 산량 및/또는 질량비가 불명확한 경우는, 중화 적정에 의해 구한 산가로부터 나누는 것에 의해 산출해도 된다.
한편, 성형체의 산량은 성형체 중의 탄소 섬유의 질량을 포함시켜 산출한다.
본 실시형태의 변경 태양으로서, 전술한 각 구성을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명의 실시형태를 더욱 상세히 설명한다. 한편, 이하의 기재에 있어서, 「부」 및 「%」는, 특별히 예고하지 않는 한 「질량부」 및 「질량%」를 의미한다.
<평가 방법>
인장 시험:
폭 10mm, 두께 4mm, 평행부 길이 80mm의 덤벨 시험편을 이용해, ISO527에 준하여 실시했다.
굽힘 시험:
폭 10mm, 두께 4mm, 길이 80mm의 단책(短冊) 시험편을 이용해, ISO178에 준하여 3점 굽힘 시험을 실시했다.
샤르피 충격 시험:
노치 없음과, 노치 부착 시험편을 이용해, 각각 ISO179에 준하여 실시했다.
비중:
ISO1183에 준하여, 아르키메데스법으로 측정했다.
질량 평균 길이(L'):
굽힘 시험편의 일부를 550℃의 전기로에서 2시간 열분해 처리하여, 폴리머 성분을 제거했다. 이어서, 잔존한 탄소 섬유(C)를, 광학 현미경을 이용하여, 200개 이상 관찰했다. 각 섬유의 길이(l)을 측정하여, 질량 평균 길이(L')와, 2mm 이상 8mm 이하의 탄소 섬유의 비율을 산출했다.
성형체 중의 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')는 이하의 식으로 산출된다.
질량 평균 길이(L')=Σ(l2)÷Σ(l)
<원재료>
폴리프로필렌 수지(A-1):
노바테크 PP MA06A(니혼폴리프로제, MFR 60g/10분, 산량 0%)
폴리프로필렌 수지(A-2):
노바테크 PP MA04A(니혼폴리프로제, MFR 40g/10분, 산량 0%)
비교예의 펠렛(X)에 이용한 산 변성 폴리프로필렌 수지:
유멕스 1001(산요화성제, 산량 2.27%)
탄소 섬유(C):
파이로필 CF 토우 TR50S 15L(미쓰비시레이온사제, 에폭시계 사이징제 처리, 평량 1,000mg/m, 인장 강도 4,900MPa, 인장 탄성률 240GPa, 섬유 직경 7μm)
산 변성 폴리프로필렌 수지(B):
유멕스 1001(산요화성제, 산량 2.27%)
폴리프로필렌 수지(D):
노바테크 PP EA9(니혼폴리프로제, MFR 0.5g/10분, 산량 0%)
「다른 성분」으로서 이용한 기타 폴리프로필렌 수지:
노바테크 PP MA06A(니혼폴리프로제, MFR 60g/10분, 산량 0%)
노바테크 PP MA04A(니혼폴리프로제, MFR 40g/10분, 산량 0%)
한편, 전술한 각 폴리프로필렌 수지의 산량은 각 제조사의 카탈로그값으로부터 산출했다.
<실시예 1>
폴리프로필렌 수지(A)를 30φ 이축 압출기로 가소화하고, 280℃로 설정한 전선 피복 다이스에서, 40m/분의 라인 속도로 탄소 섬유(C)와 복합화하고, 절단함으로써, 길이 10mm의 장섬유 펠렛(X)를 제조했다. 이때, 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L)은 10mm였다.
얻어진 펠렛(X)에, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)의 펠렛(Y), 「다른 성분」으로서 MA06A의 펠렛을 첨가 혼합함으로써, 펠렛 혼합물을 얻었다.
얻어진 펠렛 혼합물을 실린더 온도 230℃, 금형 온도 80℃에서 사출 성형함으로써, 시험편을 작성했다.
<실시예 2∼8, 비교예 1∼8>
표 1∼3에 기재한 배합으로 펠렛 혼합물을 얻은 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여, 시험편을 작성했다.
각 배합과 물성 측정 결과를 표 1∼4에 나타낸다.
(표 중의 약칭)
미변성 PP: 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지
산 변성 PP: 산 변성 폴리프로필렌 수지
CF: 탄소 섬유
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
표 1∼4로부터 분명한 바와 같이, 실시예 1∼8은, 본 실시형태의 펠렛 혼합물을 이용하고 있기 때문에, 얻어진 성형체의 굽힘 강도가 우수했다.
특히 실시예 7∼8에서는, 폴리프로필렌 수지(D)의 펠렛(Z)를 함유하기 때문에, 얻어진 성형체의 노치 부착 샤르피 충격 강도는 크게 향상되었다.
비교예 1, 비교예 3, 비교예 5 및 비교예 6에서는, 펠렛(X)가 산 변성 폴리프로필렌 수지를 함유하고 있었기 때문에, 굽힘 강도가 뒤떨어지는 결과였다.
비교예 2, 비교예 4, 비교예 7 및 비교예 8에서는, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 이용하고 있지 않기 때문에, 굽힘 강도가 뒤떨어지는 결과였다.
본 발명의 펠렛 혼합물을 이용하면, 박육 성형체나 대형 성형체에 있어서도, 기계 특성이 우수한 성형체를 얻는 것이 가능하고, 예컨대, 퍼스널 컴퓨터, OA 기기, AV 기기, 및 가전 제품 등의 전기·전자 기계의 부품이나 하우징체 또는 자동차 부품 등에 널리 이용할 수 있다. 또한, 함침과 계면 강도의 밸런스가 양호하기 때문에, 생산성의 관점으로부터도 유효하다.

Claims (19)

  1. 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하는 펠렛(X)와, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 포함하는 펠렛 혼합물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 탄소 섬유(C)가 상기 폴리프로필렌 수지(A)로 함침되어 있는 펠렛 혼합물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펠렛(X) 중의 상기 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L)이 5mm 이상 20mm 이하인 펠렛 혼합물.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펠렛(X) 중의 상기 탄소 섬유(C)의 섬유 직경이 5μm 이상 12μm 이하인 펠렛 혼합물.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펠렛(X) 중의 상기 탄소 섬유(C)의 함유율이 펠렛(X)의 전체 질량에 대하여 10질량% 이상 50질량% 이하인 펠렛 혼합물.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)의 산량이 무수 말레산 환산으로 0.005질량% 이하인 펠렛 혼합물.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)의 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)이 5g/10분 이상 70g/10분 이하인 펠렛 혼합물.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펠렛 혼합물 중의 상기 폴리프로필렌 수지(A)의 함유율이 펠렛 혼합물의 전체 질량에 대하여 1질량% 이상 94질량% 이하인 펠렛 혼합물.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)가, 불포화 카복실산 또는 그의 유도체로 변성된 폴리프로필렌 수지인 펠렛 혼합물.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)의 산량이 무수 말레산 환산으로 0.5질량% 이상 10질량% 이하인 펠렛 혼합물.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 펠렛 혼합물은, 추가로, 용융 유량(MFR)(온도 230℃, 하중 2.16kg, JIS-K7210에 준거하여 측정)이 0.1g/10분 이상 4g/10분 이하인 폴리프로필렌 수지(D)의 펠렛(Z)를 포함하는 펠렛 혼합물.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 기재된 펠렛 혼합물을 성형하여 얻어지는 성형체.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 성형체 중의 상기 탄소 섬유(C)의 질량 평균 길이(L')가 1mm 이상 7mm 이하인 성형체.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 성형체의 산량이 무수 말레산 환산으로 0.01질량% 이상 0.5질량% 이하인 성형체.
  15. 용융 상태에 있는 폴리프로필렌 수지(A)에 탄소 섬유(C)를 혼합하여, 펠렛(X)를 얻고, 이것에, 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 혼합하는, 펠렛 혼합물의 제조 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌 수지(A)를 압출기로 용융하고, 상기 탄소 섬유(C)의 토우를 압출기의 다이스 부분에 공급하고 인발하여 상기 폴리프로필렌 수지(A)와 상기 탄소 섬유(C)를 혼합한 후, 사이드 커트 방식의 펠렛타이저로 커팅하여, 상기 펠렛(X)로 하고,
    이것에, 상기 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 상기 펠렛(Y)를 혼합하는, 펠렛 혼합물의 제조 방법.
  17. 실질적으로 산 변성되어 있지 않은 폴리프로필렌 수지(A) 및 탄소 섬유(C)를 함유하는 펠렛(X), 및 산 변성 폴리프로필렌 수지(B)를 함유하는 펠렛(Y)를 이용하여 얻어지는, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 펠렛(X)와 상기 펠렛(Y)를 용융 혼련하여 얻어지는, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 펠렛(X)와 상기 펠렛(Y)와, 추가로 폴리프로필렌 수지(D)의 펠렛(Z)를 용융 혼련하여 얻어지는, 탄소 섬유 강화 폴리프로필렌 수지 조성물.
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