WO2011152439A1 - ポリオレフィン樹脂組成物ペレット、およびそれより得られる成形体 - Google Patents

ポリオレフィン樹脂組成物ペレット、およびそれより得られる成形体 Download PDF

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WO2011152439A1
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polyolefin resin
resin composition
vinylon
vinylon fiber
fiber bundle
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泰行 安藤
清彦 山村
清治 瀬島
幹夫 古川
富夫 小嶋
哲夫 松本
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ユニチカ株式会社
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    • B29BPREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B9/00Making granules
    • B29B9/12Making granules characterised by structure or composition
    • B29B9/14Making granules characterised by structure or composition fibre-reinforced
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    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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    • C08L23/02Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
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    • C08L2205/00Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/16Fibres; Fibrils

Definitions

  • the present invention relates to a polyolefin resin composition pellet and a molded body obtained therefrom.
  • polyolefin resins reinforced by containing glass fibers are widely used.
  • the molded body obtained from polyolefin resin containing such glass fiber has a high density of glass fiber, so its mass increases when used as an automobile part or household appliance part, or when it is incinerated when unnecessary, it is glass. There is a problem that fibers remain as a residue.
  • organic fibers such as vinylon fibers as a reinforcing fiber having a low density and reduced residue after incineration has been studied.
  • JP 2007-162172A discloses a thermoplastic resin composition in which a vinylon fiber bundle is sufficiently dispersed by containing a vinylon fiber bundle coated with a thermoplastic resin in the thermoplastic resin.
  • JP2008-150414A and JP2008-150416A disclose that a vinylon fiber bundle coated with a polypropylene resin is contained in a polypropylene resin, which is a thermoplastic resin, and that the impact resistance of the polypropylene resin is improved. ing.
  • the resin bundle is coated only on the outer periphery of the fiber bundle, and there is a portion not impregnated with the resin inside the fiber bundle. .
  • resin coating is not applied to the individual fibers that make up the fiber bundle, making it difficult to disperse the fiber bundle into individual fibers, resulting in poor reinforcement efficiency with vinylon fibers, and the development of impact resistance. Was insufficient.
  • the present invention has been made in view of such prior art, and is intended to provide a polyolefin resin composition pellet that is light in weight and further improved in bending strength and impact strength strength in the obtained molded body.
  • the present inventors have obtained a polyolefin resin composition pellet containing 5 to 100 parts by mass of vinylon fibers with respect to 100 parts by mass of polyolefin resin,
  • the polyolefin resin composition pellets characterized in that the length of the vinylon fibers contained and the length of the polyolefin resin composition pellets are equal, and the coverage by the polyolefin resin on the surface of the vinylon fibers is 50% or more.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the polyolefin resin composition pellets are characterized in that the surface coverage of the vinylon fibers is 50% or more by the polyolefin resin.
  • the vinylon fiber bundle is opened while being pulled at a constant speed, and then passed through the molten polyolefin resin.
  • a polyolefin resin composition pellet manufacturing method comprising: impregnating the polyolefin resin while further opening a vinylon fiber bundle in a penetrating portion having a non-linear structure, and then cooling and then cutting.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention are lightweight because they contain vinylon fibers as reinforcing fibers. And since the length of the vinylon fiber contained and the length of the polyolefin resin composition pellet are equal, and the coverage by the polyolefin resin on the vinylon fiber surface is 50% or more, in the molded product obtained from the pellet In addition, the bending strength and impact strength due to the vinylon fiber are remarkably improved.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention contain vinylon fibers relative to the polyolefin resin.
  • the content of the vinylon fiber is required to be 5 to 100 parts by weight, preferably 8 to 80 parts by weight, and preferably 10 to 60 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the polyolefin resin. Further preferred. If the vinylon fiber content is less than 5 parts by mass, the intended impact strength and bending strength cannot be obtained. When it exceeds 100 parts by mass, the vinylon fiber bundle becomes excessive with respect to the impregnation amount of the polyolefin resin, and the vinylon fiber constituting the vinylon fiber bundle cannot be coated with a sufficient amount of the polyolefin resin. In this case, polyolefin resin composition pellets cannot be obtained.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention require that the coverage with the polyolefin resin on the surface of the vinylon fiber be 50% or more, preferably 60% or more, and more preferably 80% or more. .
  • the coverage of the vinylon fiber with the polyolefin resin is less than 50%, the adhesion between the vinylon fiber and the polyolefin resin is lowered, and the impact strength of the molded article obtained from the polyolefin resin composition pellet of the present invention is lowered. Further, when the polyolefin resin composition pellets are cut to a predetermined length, the polyolefin resin is frequently dropped from the vinylon fibers.
  • the coverage of the vinylon fiber with the polyolefin resin is defined as the ratio of the number of vinylon fibers whose outer periphery is coated with the polyolefin resin per the total number of vinylon fibers constituting the vinylon fiber bundle.
  • the state in which the entire outer periphery of one vinylon fiber is in contact with the polyolefin resin is determined to be “coated”.
  • the outer periphery of one vinylon fiber when there is no gap between adjacent vinylon fibers and there is a portion that is not in contact with the polyolefin resin, it is determined as “not covered”. That is, the vinylon fiber in the pellet is either coated with a polyolefin resin or not coated.
  • FIG. 1 shows a cross section of a polyolefin resin composition pellet of the present invention, and ten vinylon fibers are present in a polyolefin resin 3 as a main component. There are five vinylon fibers 2 coated with the polyolefin resin. Further, there are no gaps between adjacent vinylon fibers, that is, there are five vinylon fibers 1 that are not covered with the polyolefin resin.
  • the polyolefin resin used in the polyolefin resin composition pellet of the present invention is not particularly limited, and may be either a homopolymer or a copolymer.
  • a copolymer is preferable because impact strength can be further improved.
  • the monomer constituting the polyolefin resin include ethylene, propylene, isobutylene, 1-butene, 2-butene, pentene, hexene, maleic acid and the like.
  • Specific examples of the polyolefin resin include polyethylene resin, polypropylene resin, propylene / ethylene block copolymer, propylene / ethylene random copolymer, maleic acid-modified polypropylene, and the like.
  • a polypropylene resin is preferable from the viewpoint that the effect of improving impact strength and bending strength by the reinforcing fiber is large.
  • the melt flow rate (hereinafter referred to as MFR) of the polyolefin resin is preferably 5 to 100 g / 10 min, more preferably 8 to 30 g / 10 min, measured at 230 ° C. under a load of 2160 g. Most preferably, it is 10 to 20 g / 10 min.
  • MFR melt flow rate
  • the MFR is less than 5 g / 10 minutes, the melted polyolefin resin becomes poor in fluidity, and the vinylon fiber may not be sufficiently impregnated with the polyolefin resin. If the MFR exceeds 100 g / 10 min, the impact strength and bending strength of the molded article using the resulting polyolefin resin composition pellets may be lowered.
  • the vinylon fiber used in the polyolefin resin composition pellet of the present invention is not particularly limited as long as it is composed of polyvinyl alcohol, and known ones can be used.
  • the tensile strength of the vinylon fiber is preferably 13 to 20 cN / dtex, more preferably 14 to 19 cN / dtex, and most preferably 15 to 18 cN / dtex. If the tensile strength of the vinylon fiber is less than 13 cN / dtex, the vinylon fiber may be cut during melt impregnation of the polyolefin resin into the vinylon fiber. If it exceeds 20 cN / dtex, the elongation decreases, and the molded body using the resulting polyolefin resin composition pellets may be inferior in impact strength and bending strength.
  • the tensile elastic modulus of the vinylon fiber is preferably 260 cN / dtex or more, more preferably 280 cN / dtex or more, and most preferably 300 cN / dtex or more. If the tensile elastic modulus of the vinylon fiber is less than 260 cN / dtex, the impact strength and bending strength of the molded article using the resulting polyolefin resin composition pellets may be lowered.
  • the average degree of polymerization of the polyvinyl alcohol constituting the vinylon fiber is not particularly limited, but is preferably 1500 to 3000, more preferably 1700 to 2500 from the viewpoint of the tensile strength and tensile modulus of the vinylon fiber. .
  • the polymerization degree of polyvinyl alcohol is less than 1500, the tensile strength and tensile elastic modulus of vinylon fibers tend to decrease, and the impact strength and bending strength of the molded body using the resulting polyolefin resin composition pellets decrease. There is a case.
  • the method for producing the vinylon fiber is not particularly limited, but the following two methods can be preferably used.
  • the first method is as follows. Polyvinyl alcohol is dissolved in an organic solvent such as dimethyl sulfoxide (DMSO) to prepare a spinning stock solution, and the spinning stock solution is dried and wet-spun into a coagulation bath such as methanol through an air layer. Next, an organic solvent is extracted from the spun yarn with methanol or the like, dried, and then hot-drawn at a draw ratio of 20 times or more. At this time, the spinning draw ratio until the drying step is preferably about 5 times. And it is preferable to stretch
  • DMSO dimethyl sulfoxide
  • the second method is as follows. A solution obtained by adding boric acid or a salt thereof to an aqueous polyvinyl alcohol solution in an amount of 0.5 to 5% by mass with respect to the polyvinyl alcohol is used as a spinning stock solution, and this is spun into an alkaline coagulation bath at 45 to 95 ° C. Next, the spun yarn is treated in the order of roller drawing, neutralization, wet heat drawing, and water washing in the usual manner, and then dried. At this time, it is preferable to stretch
  • the polyolefin resin composition pellet of the present invention in order to impregnate the melted polyolefin resin into the vinylon fiber, it is necessary to use a vinylon fiber bundle formed by bundling a large number of vinylon fibers.
  • the fiber diameter of the vinylon fibers constituting such a vinylon fiber bundle is not particularly limited, but is preferably 3 to 200 ⁇ m, more preferably 9 to 120 ⁇ m, and most preferably 15 to 30 ⁇ m. If the fiber diameter of the vinylon fiber is less than 3 ⁇ m, the required tensile strength may not be obtained in the vinylon fiber. On the other hand, if it exceeds 200 ⁇ m, it is difficult to increase the number of vinylon fibers in the vinylon fiber bundle, and the reinforcing effect of the vinylon fibers may be poor, which is not preferable.
  • the number of vinylon fibers constituting the vinylon fiber bundle is preferably 200 to 10,000, more preferably 275 to 6000, and most preferably 350 to 2000. If the number of vinylon fibers is less than 200, the number of vinylon fibers to be dispersed is reduced in the molded article using the resulting polyolefin resin composition pellets, which may reduce the impact strength and bending strength. is there. On the other hand, when the number exceeds 10,000, it may be difficult to sufficiently impregnate the vinylon fiber with the molten polyolefin resin.
  • the vinylon fiber constituting the vinylon fiber bundle is surface-treated with a silane coupling agent.
  • the silane coupling agent also functions as a sizing agent.
  • the vinylon fiber has a high strength by being surface-treated with a silane coupling agent, the shape stability is improved without being broken or broken in the polyolefin resin. That is, by using such a surface-treated vinylon fiber, the handleability of the vinylon fiber can be improved, and the vinylon fiber can be efficiently dispersed in the polyolefin resin.
  • silane coupling agent for example, a silane coupling agent having a functional group such as an amino group, an epoxy group, or a vinyl group in the molecule can be used. Among them, it is more preferable to use a silane coupling agent having an amino group because of its high affinity with vinylon fibers and high effects of improving the impact strength and bending strength of the resulting polyolefin resin composition pellets.
  • the silane coupling agent is preferably used by dissolving in water or alcohol.
  • the silane coupling agent is preferably used in a non-volatile content of 0.1 to 10% by mass from the viewpoint of being easily attached to the vinylon fiber surface.
  • the adhesion amount of the silane coupling agent to the surface of the vinylon fiber is preferably 0.2 to 2.0% by mass (solid content), 0.3 to 1.0% by mass (solid content) in the vinylon fiber after the treatment. Solid content) is more preferable. If it is less than 0.2% by mass, the effect of improving the impact strength and bending strength of the molded product obtained from the polyolefin resin composition pellets may be inferior. If it exceeds 2.0% by mass, the effect of improving the impact strength and bending strength will be saturated in the resulting molded article, and the use of a silane coupling agent beyond that may be uneconomical.
  • silane coupling agent when adhered to the surface of the vinylon fiber, it may be used by mixing with another agent known as a vinylon fiber sizing agent.
  • a vinylon fiber sizing agent examples include aqueous emulsions such as acrylic, urethane, epoxy, and polyester, aqueous solutions of polyvinyl alcohol, and the like.
  • the amount of adhesion to the vinylon fiber surface is 0.2 for the vinylon fiber after treatment.
  • the content is preferably -2.0% by mass (solid content), more preferably 0.3-1.0% by mass (solid content).
  • a known method such as a sizing method, a spray method, a coating method, or a dip method can be used.
  • the sizing method is a method of immersing in a treating agent without applying tension to the fiber bundle.
  • the length of the polyolefin resin composition pellets of the present invention is preferably 5 to 15 mm, and preferably 6 to 14 mm, from the viewpoint of dispersibility of vinylon fibers when a molded product is produced by a method such as injection molding. Is more preferable, and most preferably 7 to 13 mm.
  • the length of the polyolefin resin composition pellet is less than 5 mm, the polyolefin resin and the vinylon fiber are likely to be separated during cutting during pellet molding, or the reinforcing effect due to the vinylon fiber cannot be obtained. There is a case. On the other hand, if it exceeds 15 mm, the pellets may cause bridging in the hopper during injection molding, and it may not be possible to sufficiently deliver the pellets.
  • the length of the vinylon fiber contained in the polyolefin resin composition pellet and the length of the polypropylene resin composition pellet are equal.
  • the lengths of the polyolefin resin composition pellets and the vinylon fibers contained in the pellets are equal” means that the lengths are substantially equal. That is, the length of the vinylon fiber is preferably 90 to 110% of the length of the polyolefin resin composition pellet, and more preferably 95 to 105%.
  • the length direction of the vinylon fibers and the length direction of the pellets are substantially parallel. That is, the vinylon fiber is contained in the pellet so that any part of the fiber is at an angle of about 0 ° to 15 ° with respect to the length direction of the pellet without being significantly bent.
  • the vinylon fiber bundle is a bundle of continuous yarns of vinylon fibers, preferably bundled in units of 50 to 1000 strands.
  • the length of the vinylon fiber contained is usually 1 to 15 mm.
  • the heating during molding is performed.
  • a shearing force acts on the melted polyolefin resin composition pellets, and the vinylon fibers contained are broken and shortened.
  • the length of the vinylon fiber is kept at 1 to 15 mm. Can be dispersed. As a result, it is possible to obtain a molded article with significantly improved impact strength and bending strength.
  • the length of the vinylon fibers contained is shorter than the length of the polyolefin resin composition pellets, and the vinylon fibers in the pellets are further broken and shortened by the shearing force at the time of molding.
  • the improvement in impact strength and bending strength is insufficient.
  • the fiber length of the vinylon fibers contained may be as short as about 200 to 500 ⁇ m.
  • Such a molded article containing vinylon fibers having a short fiber length is not sufficiently improved in impact strength and bending strength.
  • the polyolefin resin composition pellet of the present invention is a strand in which a vinylon fiber bundle is coated with a polyolefin resin by extruding a molten polyolefin resin so as to surround the vinylon fiber bundle while the vinylon fiber bundle is running. And can be manufactured by cutting.
  • the content of the vinylon fiber bundle with respect to the polyolefin resin composition pellet can be adjusted by the running speed of the vinylon fiber bundle when the discharge amount of the molten polyolefin resin is constant.
  • the number of vinylon fiber bundles per strand may be one or plural.
  • a fiber bundle of a different type from a vinylon fiber bundle such as a glass fiber bundle may be used in addition to the vinylon fiber bundle.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention it is important to impregnate the molten polyolefin resin up to the inside of the vinylon fiber bundle.
  • the vinylon fiber bundle is opened, and the impregnation of the melted polyolefin resin is performed in a state where each vinylon fiber is easily in contact with the melted polyolefin resin.
  • the molten polyolefin resin can be impregnated to the inside of the vinylon fiber bundle.
  • the temperature for melting the polyolefin resin may be a temperature equal to or higher than the melting point of the polyolefin resin, but is preferably 200 to 230 ° C. If it exceeds 230 ° C., it approaches the melting point (240 ° C.) of the vinylon fiber, so that the vinylon fiber melts or cuts, making it impossible to obtain a polyolefin resin composition pellet excellent in impact strength and bending strength.
  • the temperature is lower than 200 ° C., the melt viscosity of the polyolefin resin increases, and the vinylon fiber coating may be insufficient.
  • MFR 230 ° C., 2160 g under load
  • 100 g / 10 min or less is preferable.
  • a core-sheath type impregnation die can be used as a device for producing the polyolefin resin composition pellets of the present invention.
  • a die is preferable because it has a structure capable of bringing a molten polyolefin resin into contact with the outer periphery of the vinylon fiber bundle.
  • the vinylon fiber bundle when the vinylon fiber bundle is in contact with the molten polyolefin resin, the vinylon fiber bundle is opened before the vinylon fiber bundle comes into contact with the molten polyolefin resin so that each vinylon fiber is covered with the molten polyolefin resin.
  • the molten polyolefin resin is preferably brought into contact with the vinylon fiber bundle using a penetrating portion having a non-linear structure.
  • the vinylon fiber bundle inlet (die hole) of the impregnation die is preferably wider than the diameter of the vinylon fiber bundle.
  • the vinylon fiber bundle can be efficiently opened by making the vinylon fiber bundle inlet of the impregnation die a wide die hole having a substantially square shape or an elliptical shape.
  • the non-linear structure refers to a structure having a portion that is not parallel to the drawing direction, and examples thereof include a meander structure, a spiral structure, a zigzag structure, and a staircase structure. Among these, a meander structure is preferable.
  • a core-sheath impregnation die 6 and an out die 8 (meandering through portion) are connected by a joining component 9.
  • the vinylon fiber bundle 4 is introduced into the vinylon fiber bundle introduction port 7 through the hollow portion 11 in the impregnation die 6.
  • the molten polyolefin resin is caused to flow from the molten polyolefin resin introduction port 5 (connected to the discharge side of the melt extrusion kneader by the mounting part 10), and the vinylon fiber bundle 4 is brought into contact with the molten polyolefin resin.
  • the vinylon fiber bundle 4 is gradually decentered with respect to the moving center axis by meandering through the out die (meandering through portion) 8.
  • the molten polyolefin resin flowing from the molten polyolefin resin inlet 5 is directed to the vinylon fiber bundle inlet 7. Then, the flow 12 of the molten polyolefin resin reaches the outer periphery of the vinylon fiber bundle 4. Therefore, the molten polyolefin resin can be brought into contact with the outer periphery of the vinylon fiber bundle.
  • the long side length of the die hole is the diameter of the vinylon fiber bundle from the viewpoint of good openability. Is preferably 2 to 5 times, more preferably 2.5 to 4.5 times.
  • the long side length of the die hole exceeds 5 times the diameter of the vinylon fiber bundle, the gap between the outlet and the fiber bundle becomes too wide, so that the resin pressure for impregnating the resin into the fiber bundle is insufficient. In addition, resin impregnation may be insufficient.
  • it is less than twice it becomes difficult to sufficiently open the vinylon fiber bundle, so that the impregnation of the resin may be insufficient.
  • the short side length of the die hole is preferably 1.0 to 1.6 times, more preferably 1.1 to 1.5 times the diameter of the vinylon fiber bundle. If the short side length of the die hole exceeds 1.6 times the diameter of the vinylon fiber bundle, the gap between the outlet and the fiber bundle becomes too wide, so the resin pressure for impregnating the resin into the fiber bundle Insufficient resin impregnation may be insufficient. On the other hand, if it is less than 1.0 times, the reinforcing effect is inferior because the vinylon fiber is damaged by the friction between the die hole outlet and the vinylon fiber. There is.
  • the coverage with the polyolefin resin on the surface of the vinylon fiber is 50% or more, that is, the pellet in which 50% or more of the surface of the vinylon fiber contained in the obtained pellet is coated with the polyolefin resin.
  • the vinylon fiber bundle is coated with a polyolefin resin, a large tension is applied during the take-up in producing the pellet of the present invention.
  • the tensile strength of the vinylon fiber is less than 13 cN / dtex, the vinylon fiber cannot withstand the tension, and is easily cut off, which may make it difficult to perform a drawing process in pellet production. . Therefore, in order to sufficiently impregnate the melted polyolefin resin into the vinylon fiber bundle, it is preferable to use vinylon fibers having a tensile strength of 13 cN / dtex or more.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention are obtained by pulling a strand formed by impregnating a melted polyolefin resin into a vinylon fiber bundle while pulling it out from an out die while applying tension, the vinylon fiber bundle in the strand is broken. Hardly occurs. Therefore, it is possible to obtain a resin composition pellet in which vinylon fibers are concentrated and exist in the central portion of the pellet while keeping the fiber length of the vinylon fiber long.
  • fibers are not exposed from the outer periphery of the strand, and so-called “fluffing” does not occur. Therefore, it can produce stably.
  • the length direction of the contained vinylon fiber and the length direction of the polyolefin resin composition pellet obtained are parallel.
  • the length of the vinylon fiber and the length of the polypropylene resin composition pellet can be made equal. Therefore, as compared with the conventional method using chopped strands as described above, the length of the vinylon fiber is kept longer in the molded body, and a molded body having excellent impact strength and bending strength can be obtained.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention are obtained by cooling the vinylon fiber bundle impregnated with the polyolefin resin and then cutting the bundle.
  • a cutting machine a strand cutter, a rotary cutter, and a slide cutter are preferable, and a rotary cutter and a slide cutter are more preferable.
  • the polyolefin resin composition pellet of the present invention when the coverage of the vinylon fibers constituting the vinylon fiber bundle with the polyolefin resin is 50% or more, the polyolefin resin is hardly peeled off from the vinylon fibers. In addition, troubles such as removal of the polyolefin resin from the vinylon fiber can be prevented by using a rotary cutter or a slide cutter.
  • the melted polyolefin resin is continuously brought into contact with the outer periphery of the fiber bundle composed of a large number of vinylon fibers, the melted polyolefin resin is not impregnated to the inside of the vinylon fiber bundle, and the resulting strand is
  • the following obstacles occur when cutting into a predetermined length after cooling. That is, in the strand in which the polyolefin resin is not impregnated into the inside of the vinylon fiber bundle, the central portion of the vinylon fiber bundle becomes only the fiber, and the shape becomes unstable. Therefore, when the strand is cut while passing through the rotary blade of a cutting machine, the cutting is not performed properly, and it becomes difficult to obtain a well-formed polyolefin resin composition pellet.
  • impregnation of the polyolefin resin into the vinylon fiber bundle is important in producing the polyolefin resin composition pellets of the present invention.
  • the cross-sectional shape of the polyolefin resin composition pellet is not particularly limited, but is preferably a circular cross section or a flat cross section from the viewpoint of easy handling as a polyolefin resin composition pellet.
  • the size of the polyolefin resin composition pellet of the present invention is preferably 3 to 5 mm in diameter when, for example, a polyolefin resin composition pellet having a circular cross section is used.
  • the major axis of the cross section of the pellet is preferably 3 to 5 mm. If it exceeds 5 mm, when the strand is cut, continuous feeding may not be possible. On the other hand, if the thickness is less than 3 mm, the shape stability of the strand becomes unstable and is likely to be broken, so that the efficiency may decrease when continuous cutting is performed.
  • the fibers are exposed on the surface of the strands, and fluffing occurs on the outer surface of the pellet.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention may contain additives such as other thermoplastic resins, inorganic fillers, colorants, flame retardants, plasticizers and the like within a range not impairing the effects of the present invention. .
  • the simplest method for incorporating these additives into the pellets of the present invention is to mix the additive with a molten polyolefin resin.
  • the moisture content in the pellets it is preferable to lower the moisture content in the pellets by drying with a hot air dryer or the like for the purpose of maintaining fluidity during melt extrusion or injection molding. .
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention can be molded into a desired shape using a known melt molding method such as injection molding, compression molding, extrusion molding, transfer molding or the like to obtain a molded body.
  • a known melt molding method such as injection molding, compression molding, extrusion molding, transfer molding or the like.
  • magnesium stearate or the like as a lubricant for the purpose of smooth feeding from the supply hopper to the screw.
  • the molded body thus obtained is lightweight and excellent in impact strength and bending strength, it can be suitably used for applications such as automobile parts, bicycle parts, home appliances, and industrial materials.
  • Specific examples of the molded body include bumpers, front fenders, rear fenders, dashboards, base plates, switches, sun visors, radiators, console boxes, canisters and the like.
  • Examples of bicycle parts / equipment include brakes, levers, light covers, wheel covers, saddle covers, stands, cars, child seats, helmets, and the like.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention have the advantage that impact strength and bending strength can be improved without using glass fibers.
  • members that directly touch the human body such as automobile parts such as dashboards, console boxes, switches, bicycle accessories such as cars, child seats, helmets, remote control housings, switches, mobile phone housings. It is possible to improve the appearance, texture, and safety of the molded body with home appliances such as a body, which can be suitably used.
  • Covering rate of vinylon fibers (r) (%) [number of fibers of vinylon fibers coated with polyolefin resin (number) / total number of fibers of vinylon fibers (number)] ⁇ 100 The coverage (r) was calculated for 100 arbitrarily selected polyolefin resin composition pellets, and the average value was defined as the vinylon fiber coverage (R).
  • Fiber length of vinylon fiber in the pellet The obtained pellet was cut in the length direction. The cut pellets were boiled at 80 ° C. for 10 minutes in a reagent dye (neocarmine) to dye the fibers. The length of the fiber exposed on the cut surface was measured at 100 points using a microscope, and the average length was determined.
  • a reagent dye nocarmine
  • the length direction of the pellets and the length direction of the fibers being parallel indicate that they are substantially parallel. That is, it means that any part of the fiber is disposed at an angle in the range of about 0 ° to 15 ° with respect to the length direction of the pellet without the vinylon fiber being significantly bent.
  • Average pellet length The pellet length of the obtained pellet was measured using calipers. One pellet length was measured for each polyolefin resin composition pellet, and the average value of 10 polyolefin resin composition pellets was defined as the average pellet length.
  • Appearance of pellet surface Randomly collecting 10 pellets obtained, visually observing the surface part other than the end face of the pellet, and evaluating according to the following criteria. ⁇ : Vinylon fiber is not exposed on the surface, and no fuzz is observed. X: The vinylon fiber was exposed on the surface and fuzz was recognized.
  • the Charpy impact strength is preferably 20 kJ / m 2 or more.
  • Deflection temperature under load Using the obtained molded piece, it was measured under a load of 0.45 MPa according to ISO75. In the present invention, the deflection temperature under load is preferably 105 ° C. or higher. (12) Density Using the obtained molded piece, the density was measured with an electronic hydrometer (manufactured by Kyoto Electronics Industry Co., Ltd.) at a temperature of 20 ° C. The density of the molded product is preferably a low value.
  • the molded piece When glass fiber is used as the reinforcing material, the molded piece is placed in a melting furnace set at 520 ° C. for 24 hours, the resin component of the molded piece is incinerated to obtain glass fiber, and the glass is obtained using a microscope. The length of the fiber was measured at 100 points, and the average length was determined.
  • the raw materials used in the examples and comparative examples are as follows.
  • Polyolefin resin / polypropylene resin A-1) Polypropylene resin homopolymer (manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., “NOVATEC MA1B”), melting point: 165 ° C., MFR: 20 g / 10 minutes, polypropylene resin (A-2) Propylene / ethylene block copolymer (manufactured by Prime Polymer, “J762HP”), melting point: 165 ° C., MFR: 13 g / 10 minutes, polypropylene resin (A-3) Propylene / ethylene random copolymer (manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., “NOVATEC BC06C”), melting point: 165 ° C., MFR: 60 g / 10 minutes, polyethylene resin (A-4) Polyethylene resin homopolymer (manufactured by Nippon Polyethylene Co., Ltd., “NOVATEC HD H
  • Vinylon fiber bundle Polyvinyl alcohol having a degree of polymerization as described in Table 1 was used, and an aqueous solution adjusted to a predetermined concentration was spun as a spinning stock solution, and then neutralized with an aqueous sodium hydroxide solution. The spun yarn was washed with water, drawn at the magnification shown in Table 1, and dried. Further, dry heat drawing was performed at the magnification shown in Table 1 to obtain vinylon fibers. Then, the vinylon fibers were bundled in the number shown in Table 1 to obtain various vinylon fiber bundles (B-1) to (B-4). As a reference example, various vinylon fiber bundles are shown below. In addition, Table 1 shows the stretching conditions and physical properties at the time of adjustment.
  • Silane coupling agent / amino silane coupling agent (E-1) 1,2-ethanediamine, N- ⁇ 3- (trimethoxysilyl) propyl ⁇ -, N- ⁇ (ethenylphenyl) methyl ⁇ derivative / hydrochloride in 40% by weight methanol solution (manufactured by Dow Corning Toray, “ Z-6032 ”) with an aqueous solution diluted with water so that the solid content is 10% by mass, an epoxy-based silane coupling agent (E-2) An aqueous solution obtained by diluting 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd., “Z-6040”) with water so that the solid content becomes 10% by mass.
  • Bundling agent other than silane coupling agent / water-based emulsion (F-1) Acrylic resin emulsion (Rikabond FK-403, manufactured by Chuo Rika Kogyo Co., Ltd.), (solid content: 45% by mass) diluted with water to a solid content of 10% by mass, aqueous emulsion (F 2) Urethane resin emulsion (manufactured by Nikka Chemical Co., Ltd., “Neosticker 700”) (solid content: 37% by mass) diluted with water so that the solid content becomes 10% by mass, aqueous emulsion (F-3 ) An aqueous solution obtained by diluting an epoxy resin emulsion (manufactured by DIC, “Dick Fine EN-0270”) (solid content: 20% by mass) with water so that the solid content becomes 10% by mass
  • Production example 1 of surface-treated vinylon fiber Silane coupling agent (E-1) and sizing agent (F-1) were mixed at 1: 1 (mass ratio) to prepare a surface treating agent. While the vinylon fiber bundle is bundled, the fiber is opened by immersing it in a silane coupling agent container without applying tension, and then the surface treatment agent is added per 100 parts by mass of the vinylon fiber bundle (B-1). After attaching 6.2 parts by mass, it was converged and continuously wound up while being dried at 130 ° C.
  • the adhesion amount (solid content) of the silane coupling agent (E-1) was 0.30% by mass
  • the adhesion amount of the sizing agent (F-1) solid content). Min
  • the adhesion amount (solid content) of each agent cannot be directly measured. Therefore, the adhesion amount (solid content) of each agent was considered to be 1/2 each of the total adhesion amount (0.60% by mass as the solid content) of the surface treatment agent obtained directly. In the following production examples, similarly, the adhesion amount (solid content) of each agent was considered to be 1 ⁇ 2 each of the total adhesion amount of the surface treatment agent directly obtained. The results are shown in Table 2.
  • Production examples 2 to 8 of vinylon fibers subjected to surface treatment According to the formulation shown in Table 2, the same operation as in Production Example 1 was performed to obtain surface-treated vinylon fiber bundles (G-2) to (G-8).
  • a sizing agent aqueous solution was used alone without using a sizing agent.
  • the results are shown in Table 2.
  • the following impregnation die and out die attached to the tip of the twin screw extruder were used.
  • ⁇ Impregnation die A It has an approximately square fiber bundle inlet of 1.5 ⁇ 2.0 mm.
  • ⁇ Impregnation die B It has a round fiber bundle inlet with a diameter of 1.3 mm.
  • ⁇ Impregnation die C It has a round fiber bundle inlet with a diameter of 0.95 mm.
  • ⁇ Out die a It has a meandering penetration.
  • ⁇ Out die b It has a penetrating part that goes straight in the drawing direction.
  • Example 1 An impregnation die A and an out die a were attached to the tip of a twin-screw extruder (“PCM-30” manufactured by Ikegai Seisakusho Co., Ltd.). In addition, after using the impregnation die A and the out die a to open the vinylon fiber bundle (diameter 1 mm) that has been perforated, the vinylon fiber bundle is ironed to remove the air layer in the vinylon fiber bundle. Further, impregnation with molten polypropylene resin can be promoted with respect to the vinylon fibers constituting the vinylon fiber bundle.
  • PCM-30 twin-screw extruder
  • Polypropylene resin (A-1) was supplied to the main hopper of a twin screw extruder and melt extruded at 230 ° C. After impregnating the melted polypropylene resin (A-1) into the vinylon fiber bundle (B-1) that has been passed through the impregnation die A, and adjusting it to 100 parts by weight of the polypropylene resin and 11 parts by weight of the vinylon fiber bundle. Then, it was pulled out from the tip nozzle, cooled and solidified, and taken through between two rotating rolls. Furthermore, it cut
  • Examples 2-12, 14, 15 As described in Table 3, polyolefin resin composition pellets were obtained in the same manner as in Example 1 except that a predetermined blend was performed using a polyolefin resin and a vinylon fiber bundle. After the obtained polyolefin resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1 and then evaluated. The results are shown in Table 3.
  • Example 13 A polyolefin resin composition pellet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the pellet length of the polyolefin resin composition pellet was 3 mm. After the obtained polyolefin resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1 and then evaluated. The results are shown in Table 3.
  • Examples 16-30 As shown in Table 4, the vinylon fiber bundles (G-1) to (G-8) subjected to the surface treatment produced in Production Examples 1 to 8 were used instead of the vinylon fiber bundles, and the same as in Example 1. Thus, a polyolefin resin composition pellet was obtained. After the obtained polyolefin resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1 and then evaluated. The results are shown in Table 4.
  • Comparative Example 1 An impregnation die A and an out die b were attached to the tip of a twin screw extruder (“PCM-30” manufactured by Ikegai Seisakusho Co., Ltd.). Thereafter, in the same manner as in Example 1, polypropylene resin composition pellets were obtained. After the obtained polypropylene resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1 and then evaluated. The results are shown in Table 5.
  • Comparative Example 2 An impregnation die B and an out die a were attached to the tip of a twin screw extruder (“PCM-30” manufactured by Ikegai Seisakusho Co., Ltd.). Thereafter, a polypropylene resin composition pellet was obtained in the same manner as in Example 1. After sufficiently drying the obtained polypropylene resin composition pellets, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1, and then each evaluation was performed. The results are shown in Table 5. Comparative Example 3 An impregnation die B and an out die b were attached to the tip of a twin-screw extruder (“PCM-30” manufactured by Ikegai Seisakusho Co., Ltd.).
  • Comparative Examples 5 and 6 As described in Table 5, polypropylene resin composition pellets were obtained in the same manner as in Comparative Example 3, except that the amount of vinylon fiber chopped strands was changed to a predetermined composition. After the obtained polypropylene resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Comparative Example 3, and then each evaluation was performed. The results are shown in Table 5.
  • Comparative Example 7 As described in Table 5, polypropylene resin composition pellets were produced in the same manner as in Example 1 except that the amount of the vinylon fiber bundle was changed to have a predetermined composition. However, since the vinylon fiber bundle was excessive with respect to the impregnation amount of the polypropylene resin, the vinylon fiber constituting the vinylon fiber bundle could not be covered with sufficient polypropylene resin, and a polypropylene resin composition pellet could not be obtained. It was.
  • Comparative Example 8 As described in Table 5, polypropylene resin composition pellets were obtained in the same manner as in Example 1 except that glass fibers were used and a predetermined composition was used. After the obtained polypropylene resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1 and then evaluated. The results are shown in Table 5. Comparative Example 9 An impregnation die C and an out die b were attached to the tip of a twin screw extruder (“PCM-30” manufactured by Ikekai Seisakusho Co., Ltd.). Thereafter, in the same manner as in Example 1, polypropylene resin composition pellets were obtained. After the obtained polypropylene resin composition pellets were sufficiently dried, each molded product was obtained in the same manner as in Example 1 and then evaluated. The results are shown in Table 5.
  • PCM-30 twin screw extruder
  • the polyolefin resin composition pellets of Examples 1 to 30 are lightweight because vinylon fibers are used, and a specific amount of vinylon fibers is contained in the polyolefin resin, and vinylon is contained. Since the length of the fiber and the length of the polyolefin resin composition pellet were equal and the coverage of the vinylon fiber with the polyolefin resin was 50% or more, the molded product obtained from the polyolefin resin composition pellet had excellent impact resistance. It had strength and bending strength. Furthermore, the vinylon fiber was not exposed to the outer periphery of the pellet of the polyolefin resin composition pellet of this invention.
  • Examples 16 to 21 and Examples 26 to 28 an amino silane coupling agent was used as a surface treatment agent for vinylon fibers, so that epoxy silane coupling was performed as in Examples 22 to 25 and Examples 29 and 30. Compared to the one using the agent, the Charpy impact strength was further improved.
  • Comparative Example 1 since the impregnation die A having a substantially square fiber bundle introduction port and the out die b having no meandering through portion were used, the vinylon fiber bundle was opened, but the air contained in the vinylon fiber bundle The resin was insufficiently removed, and the vinylon fiber was not sufficiently impregnated with the polypropylene resin. Therefore, the vinylon fiber coverage was 15%. As a result, the adhesion between the vinylon fiber and the polypropylene resin was lowered, and the Charpy impact strength and bending strength were inferior.
  • the polyolefin resin composition pellets of the present invention are lightweight and do not generate fuzz on the periphery of the pellets.
  • various molded articles obtained from the pellets are remarkably excellent in impact strength and bending strength.

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Abstract

 ポリオレフィン樹脂100質量部に対し、ビニロン繊維5~100質量部を含有させたポリオレフィン樹脂組成物ペレットであって、含有されるビニロン繊維の長さとポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが等しいものであり、かつビニロン繊維の表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であることを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物ペレット。

Description

ポリオレフィン樹脂組成物ペレット、およびそれより得られる成形体
 本発明は、ポリオレフィン樹脂組成物ペレット、およびそれより得られる成形体に関する。
 ポリオレフィン樹脂の機械特性を向上させることを目的として、ガラス繊維を含有することにより補強されたポリオレフィン樹脂が、広く用いられている。このようなガラス繊維を含有するポリオレフィン樹脂より得られる成形体は、ガラス繊維の密度が高いため、自動車部品や家電製品部品として用いられた場合はその質量が増したり、不要時に焼却する場合はガラス繊維が残渣として残ったりするという問題がある。これに対し、密度が低く、焼却後の残渣が低減される補強繊維として、ビニロン繊維等の有機繊維を用いることが検討されている。
 JP2007-162172Aには、熱可塑性樹脂で被覆されたビニロン繊維束を熱可塑性樹脂に含有させることで、ビニロン繊維が十分に分散された熱可塑性樹脂組成物が開示されている。
 JP2008-150414AおよびJP2008-150416Aには、ポリプロピレン樹脂で被覆されたビニロン繊維束を、熱可塑性樹脂であるポリプロピレン樹脂に含有させることが開示され、該ポリプロピレン樹脂の耐衝撃性が向上することが開示されている。
 しかしながら、JP2007-162172A、JP2008-150414AおよびJP2008-150416Aの樹脂組成物においては、いずれも繊維束の外周のみに樹脂が被覆されており、繊維束の内部においては樹脂が含浸されていない部分がある。その結果、繊維束を構成する個々の繊維にまで樹脂の被覆が行われていないため、繊維束を個々の繊維にまで分散させることが難しく、ビニロン繊維による補強効率が悪く、耐衝撃性の発現が不十分であった。
 本発明はかかる従来技術を鑑み、軽量であり、得られる成形体において、曲げ強度および耐衝撃強度がさらに向上されたポリオレフィン樹脂組成物ペレットを提供することを目的とする。
 本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、ポリオレフィン樹脂100質量部に対し、ビニロン繊維5~100質量部を含有させたポリオレフィン樹脂組成物ペレットであって、含有されるビニロン繊維の長さとポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが等しいものであり、かつビニロン繊維の表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であることを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、上記目的を達成できることを見出し、本発明に到達した。
 すなわち、本発明の要旨は下記の通りである。
 (1)ポリオレフィン樹脂100質量部に対し、ビニロン繊維5~100質量部を含有させたポリオレフィン樹脂組成物ペレットであって、含有されるビニロン繊維の長さとポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが等しいものであり、かつビニロン繊維の表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であることを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
(2)外周表面にビニロン繊維が露出していないことを特徴とする(1)記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
(3)ビニロン繊維が、シランカップリング剤により表面処理されていることを特徴とする(1)または(2)に記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
(4)ビニロン繊維が、引張強度が13~20cN/dtexであり、引張弾性率が260cN/dtex以上であることを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
(5)ポリオレフィン樹脂の230℃、2160g荷重下におけるメルトフローレートが、5~100g/10分であることを特徴とする請求項(1)~(4)のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
(6)ポリオレフィン樹脂がポリプロピレン樹脂であることを特徴とする(1)~(5)のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
(7)(1)~(6)のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを製造するに際し、ビニロン繊維束を一定速度で引きながら開繊させた後、溶融状態にあるポリオレフィン樹脂内を通過させ、非直線構造を有する貫通部においてビニロン繊維束をさらに開繊させながら該ポリオレフィン樹脂を含浸させ、次いで冷却させた後に、切断することを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物ペレットの製造方法。
(8)(1)~(6)のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを成形してなる成形体。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、補強繊維として、ビニロン繊維が含有されているため軽量である。そして、含有されるビニロン繊維の長さとポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが等しいものであり、かつビニロン繊維表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であるため、該ペレットから得られる成形体において、ビニロン繊維に起因する曲げ強度および耐衝撃強度が顕著に向上されている。
ポリオレフィン樹脂組成物ペレットにおける、ビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率を測定するための方法を説明するための図である。 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットの製造方法にて用いられる製造装置の一例を示す概略図である。
 以下、本発明を詳述する。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ポリオレフィン樹脂に対し、ビニロン繊維が含有されたものである。
 ビニロン繊維の含有量は、ポリオレフィン樹脂100質量部に対し、ビニロン繊維5~100質量部であることが必要であり、8~80質量部であることが好ましく、10~60質量部であることがさらに好ましい。ビニロン繊維の含有量が5質量部未満であると、目的とする耐衝撃強度や曲げ強度が得られない。100質量部を超えると、ポリオレフィン樹脂の含浸量に対して、ビニロン繊維束が過多となり、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維を十分量のポリオレフィン樹脂で被覆することができず、その結果、多くの場合、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得ることができない。また、ペレットが得られたとしても、射出成形時の流動性が低下してしまうため、外観や品質が均一な成形体を得ることができなかったり、ペレットの外周にビニロン繊維が露出してしまい、ペレット生産時に、いわゆる「毛羽立ち」が発生したりすることがある。ペレットの毛羽立ちが発生すると、取り扱いが難しくなり、また、補強効率が低下して成形体の物性が低下する。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ビニロン繊維の表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であることが必要であり、60%以上であることが好ましく、80%以上であることがさらに好ましい。ビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率が50%未満であると、ビニロン繊維とポリオレフィン樹脂の密着性が低下し、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットより得られる成形体の衝撃強度が低下する。また、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットを所定の長さに裁断する際に、ビニロン繊維からのポリオレフィン樹脂の脱落が多発する。
 本発明において、ビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率とは、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維の全繊維本数あたりの、ポリオレフィン樹脂により、その外周を被覆されたビニロン繊維の本数の比率と定義する。ここで、ビニロン繊維1本の全外周がポリオレフィン樹脂と接している状態を「被覆されている」と判定する。一方、ビニロン繊維1本の外周において、隣接するビニロン繊維との間に隙間がなく、ポリオレフィン樹脂と接していない部分がある場合は「被覆されていない」と判定する。つまり、該ペレット中のビニロン繊維は、ポリオレフィン樹脂に被覆されているか、もしくは被覆されていないかのいずれかである。
 上記の被覆率の求め方を、図1を用いて説明する。
 図1は、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットの断面を示すものであり、主成分となるポリオレフィン樹脂3中に、ビニロン繊維が10本存在している。そして、ポリオレフィン樹脂により被覆されているビニロン繊維2が5本存在している。また、隣接するビニロン繊維との間に隙間がなく、つまり、ポリオレフィン樹脂により被覆されていないビニロン繊維1が5本存在している。
 後述のように、ビニロン繊維の被覆率(r)(%)は、[ポリオレフィン樹脂に被覆されているビニロン繊維の繊維本数(本)/ビニロン繊維の全繊維本数(本)]×100により求められる。すなわち、図1の場合のビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率は、(5/10)×100=50(%)となる。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットに用いられるポリオレフィン樹脂は、特に限定されず、ホモポリマー、コポリマーいずれでもよい。コポリマーであると、耐衝撃強度をより向上させることができるので好ましい。ポリオレフィン樹脂を構成するモノマーとしては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1-ブテン、2-ブテン、ペンテン、ヘキセン、マレイン酸等が挙げられる。ポリオレフィン樹脂の具体的な例としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、プロピレン・エチレンブロック共重合体、プロピレン・エチレンランダム共重合体、マレイン酸変性ポリプロピレン等が挙げられる。中でも、ポリオレフィン樹脂としては、補強繊維による耐衝撃強度や曲げ強度の改良効果が大きいという観点から、ポリプロピレン樹脂が好ましい。
 前記ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート(以下、MFRという。)は、230℃、2160g荷重下における測定値が5~100g/10分であることが好ましく、8~30g/10分であることがさらに好ましく、10~20g/10分であることが最も好ましい。MFRが5g/10分未満であると、溶融されたポリオレフィン樹脂の流動性に乏しくなるため、ビニロン繊維へポリオレフィン樹脂を十分に含浸することができない場合がある。MFRが100g/10分を超えると、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットが用いられた成形体の耐衝撃強度および曲げ強度が低下する場合がある。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットで用いられるビニロン繊維としては、ポリビニルアルコールにより構成されるものであれば特に限定されず、公知のものを用いることができる。
 ビニロン繊維の引張強度は、13~20cN/dtexであることが好ましく、14~19cN/dtexであることがより好ましく、15~18cN/dtexであることが最も好ましい。ビニロン繊維の引張強度が13cN/dtex未満であると、ビニロン繊維へのポリオレフィン樹脂の溶融含浸時に、ビニロン繊維が切断してしまう場合がある。20cN/dtexを超えると、伸度が低下するため、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットが用いられた成形体は、耐衝撃強度および曲げ強度に劣る場合がある。
 ビニロン繊維の引張弾性率は、260cN/dtex以上であることが好ましく、280cN/dtex以上であることがより好ましく、300cN/dtex以上であることが最も好ましい。ビニロン繊維の引張弾性率が260cN/dtex未満であると、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットが用いられた成形体の耐衝撃強度および曲げ強度が低下する場合がある。
 前記ビニロン繊維を構成するポリビニルアルコールの平均重合度は、特に限定されないが、ビニロン繊維の引張強度、引張弾性率の観点から、1500~3000であることが好ましく、1700~2500であることがより好ましい。ポリビニルアルコールの重合度が1500未満であると、ビニロン繊維の引張強度、引張弾性率が低下する傾向にあり、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットが用いられた成形体の耐衝撃強度および曲げ強度が低下する場合がある。一方、ポリビニルアルコールの重合度が3000を超えると、ビニロン繊維の引張強度、引張弾性率は増加する傾向にあるが、ビニロン繊維の溶媒溶解性が低下する。そのため、ビニロン繊維を紡糸するためのポリビニルアルコール溶液が希薄なものとなってしまい、効率的なビニロン繊維の生産が困難になる場合がある。
 前記ビニロン繊維の製法は、特に限定されないが、以下の2つの方法を好ましく用いることができる。
 第1の方法は、以下のようなものである。ポリビニルアルコールをジメチルスルホキシド(DMSO)等の有機溶媒に溶解して紡糸原液を調製し、該紡糸原液から空気層を介してメタノール等の凝固浴に乾・湿式紡糸する。次いで、紡糸糸条からメタノール等で有機溶媒を抽出し、乾燥した後、20倍以上の延伸倍率で熱延伸することによって得ることができる。なお、この時、乾燥工程までの紡糸延伸倍率を5倍程度とすることが好ましい。そして、乾熱延伸時の延伸倍率は4倍以上で行い、総延伸倍率が20倍以上となるように延伸することが好ましい。
 第2の方法は、以下のようなものである。ポリビニルアルコール水溶液に、ほう酸又はその塩をポリビニルアルコールに対して0.5~5質量%添加したものを紡糸原液とし、これを45~95℃のアルカリ性凝固浴に紡糸する。次いで、紡糸糸条を常法に従って、ローラ延伸、中和、湿熱延伸、水洗の順に処理を行なった後、乾燥させる。このとき、総延伸倍率が20倍以上となるように延伸することが好ましい。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットにおいて、溶融したポリオレフィン樹脂をビニロン繊維に含浸させるためには、ビニロン繊維を多数に集束して形成されたビニロン繊維束を用いる必要がある。
 このようなビニロン繊維束を構成するビニロン繊維の繊維径は、特に限定されないが、3~200μmであることが好ましく、9~120μmであることがより好ましく、15~30μmであることが最も好ましい。ビニロン繊維の繊維径が3μm未満であると、ビニロン繊維において、必要とされる引張強度を得ることができない場合がある。一方、200μmを超えると、ビニロン繊維束に占めるビニロン繊維の繊維本数を多くすることが難しくなり、ビニロン繊維の補強効果に乏しくなる場合があるため好ましくない。
 また、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維の繊維本数は、200~10000本であることが好ましく、275~6000本であることがより好ましく、350~2000本であることが最も好ましい。ビニロン繊維の繊維本数が200本未満であると、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットが用いられた成形体において、分散されるビニロン繊維の本数が減るため、耐衝撃強度および曲げ強度が低下する場合がある。一方、10000本を超えると、ビニロン繊維に溶融したポリオレフィン樹脂を含浸させる際に、十分に含浸させることが難しくなる場合がある。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットにおいて、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維はシランカップリング剤により表面処理されていることが好ましい。シランカップリング剤は、集束剤としても機能する。
 ビニロン繊維は、シランカップリング剤で表面処理されることにより強度が高くなるため、ポリオレフィン樹脂中において、細かく折れたり、砕けたりすることなく、形態安定性が向上される。つまり、このような表面処理されたビニロン繊維を用いることにより、ビニロン繊維の取扱性を向上させることができ、ビニロン繊維を効率よくポリオレフィン樹脂中に分散させることができる。
 シランカップリング剤としては、例えば、分子中にアミノ基、エポキシ基、ビニル基等の官能基を有するシランカップリング剤を用いることができる。中でもビニロン繊維との親和性が高く、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットの耐衝撃強度および曲げ強度を向上させる効果が高いため、アミノ基を有するシランカップリング剤を用いることがより好ましい。
 シランカップリング剤は、水またはアルコールに溶解して用いることが好ましい。シランカップリング剤は、ビニロン繊維表面へ付着させやすいという観点から、不揮発分が0.1~10質量%の範囲で用いることが好ましい。
 ビニロン繊維表面へのシランカップリング剤の付着量は、処理後のビニロン繊維において、0.2~2.0質量%(固形分)であることが好ましく、0.3~1.0質量%(固形分)であることがより好ましい。0.2質量%未満では、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットより得られる成形体の耐衝撃強度および曲げ強度を向上させる効果が劣る場合がある。2.0質量%を超えると、得られる成形体において、耐衝撃強度および曲げ強度を向上させる効果が飽和に達し、それ以上のシランカップリング剤の使用は不経済となる場合がある。
 また、シランカップリング剤をビニロン繊維表面に付着させる際には、ビニロン繊維の集束剤として知られている他の薬剤と混合して用いてもよい。そのような薬剤としては、アクリル系、ウレタン系、エポキシ系、ポリエステル系等の水系エマルションやポリビニルアルコールの水溶液等が挙げられ、ビニロン繊維表面に対する付着量は、処理後のビニロン繊維において、0.2~2.0質量%(固形分)であることが好ましく、0.3~1.0質量%(固形分)であることがより好ましい。
 ビニロン繊維を表面処理する方法としては、サイジング法、スプレー法、コーティング法、ディップ法等の公知の方法を用いることができる。なお、サイジング法とは、繊維束に張力をかけずに処理剤に浸漬する方法のことである。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さは、射出成形等の方法により成形体を製造する際のビニロン繊維の分散性の面から、5~15mmであることが好ましく、6~14mmであることがより好ましく、7~13mmであることが最も好ましい。ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが5mm未満であると、ペレット成形時の裁断中に、ポリオレフィン樹脂とビニロン繊維の分離が起きやすくなったり、ビニロン繊維に起因する補強の効果が得られなくなったりする場合がある。一方、15mmを超えると、射出成形時に、ホッパー内でペレットがブリッジを起こし、十分なペレットの送り出しができなくなる場合がある。
 本発明においては、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットに含有されるビニロン繊維の長さとポリプロプレン樹脂組成物ペレットの長さが等しいものであることが必要である。ポリオレフィン樹脂組成物ペレットに含有されるビニロン繊維の長さと、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さを等しくすることで、前記ポリオレフィン樹脂組成物ペレットが用いられた成形体において、ビニロン繊維を十分な長さを保って分散させることができ、その結果、耐衝撃強度および曲げ強度が十分に向上された成形体を得ることができる。
 なお、本発明において、「ポリオレフィン樹脂組成物ペレットと該ペレットに含有されるビニロン繊維の長さが等しい」とは、実質的に等しい長さであることを指す。すなわち、ビニロン繊維の長さは、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さの90~110%の長さであることが好ましく、95~105%の長さであることがより好ましい。
 なお、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットと、該ペレットに含有されるビニロン繊維の長さが等しい場合は、ビニロン繊維の長さ方向と、ペレットの長さ方向とが実質的に平行となる。すなわち、ビニロン繊維が、顕著に屈曲することなく、繊維のいずれの部分もペレットの長さ方向に対して0°~15°程度の角度となるように、ペレットに含有されているものとなる。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットにビニロン繊維を含有させるためには、ビニロン繊維束を用いる必要がある。ここで、ビニロン繊維束とは、ビニロン繊維の連続糸を好ましくは50~1000本単位で紐状に束ねたものである。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを用いた成形体において、含有されるビニロン繊維の長さは、通常1~15mmとなる。例えば、ペレット長5~15mmであるポリオレフィン樹脂組成物ペレット(この場合、含有されるビニロン繊維の長さは5~15mm程度である。)を用いて射出成形を行った場合は、成形時の加熱溶融、計量、射出において、溶融したポリオレフィン樹脂組成物ペレットに対し剪断力が働き、含有されるビニロン繊維が折損し短くなる。そのような場合であっても、ビニロン繊維束を用いることにより、ビニロン繊維が含有されたポリオレフィン樹脂組成物ペレットから得られた成形体においては、ビニロン繊維を、その長さを1~15mmに保って分散させることができる。その結果、耐衝撃強度および曲げ強度が顕著に向上された成形体を得ることができる。
 それに対して、ビニロン繊維束を予め特定長に裁断したチョップドストランドを用いてポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得る場合においては、チョップドストランドに溶融ポリオレフィン樹脂を含浸させるために、ポリオレフィン樹脂と該チョップドストランドを、溶融混練して、押出されたストランドを裁断するという工程を経る。しかしながら、このような工程を経たポリオレフィン樹脂組成物ペレットに含有されるビニロン繊維は、溶融混練時の剪断力、およびストランドの裁断によって折損して短くなる。すなわち、このような場合は、含有されるビニロン繊維の長さはポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さより短くなり、ペレット中のビニロン繊維は、成形時の剪断力によってさらに折損し短くなるため、成形体の耐衝撃強度や曲げ強度の向上が不十分となる。
 具体的には、例えば、繊維長が4mmであるチョップドストランドが用いられたペレットから得られる成形体においては、含有されるビニロン繊維の繊維長は200~500μm程度まで短くなることがある。このような繊維長の短いビニロン繊維を含有する成形体は、耐衝撃強度や曲げ強度が十分に向上されない。
 次に、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットの製造方法について説明する。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ビニロン繊維束を走行させた状態で、そのビニロン繊維束を包囲するように溶融したポリオレフィン樹脂を押出することにより、ビニロン繊維束がポリオレフィン樹脂で被覆されたストランドを作製し、これを裁断することで製造することができる。ポリオレフィン樹脂組成物ペレットに対するビニロン繊維束の含有量は、溶融ポリオレフィン樹脂の吐出量が一定の時、ビニロン繊維束の走行速度により調整することができる。
 上記の製造方法において、ストランド1本あたりのビニロン繊維束は、1本でもあってもよいし、複数本であってもよい。ストランド1本あたり複数本の繊維束を用いる場合、必要に応じて、ビニロン繊維束の他に、ガラス繊維束等のビニロン繊維束とは異なる種類の繊維束を用いてもよい。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットの製造において、ビニロン繊維束の内部まで、溶融したポリオレフィン樹脂を含浸させることが重要である。本発明においては、溶融したポリオレフィン樹脂とビニロン繊維束を接触させる前に、ビニロン繊維束を開繊させ、個々のビニロン繊維が溶融したポリオレフィン樹脂と接触しやすい状態で、溶融したポリオレフィン樹脂の含浸を行なうことで、ビニロン繊維束の内部まで、溶融したポリオレフィン樹脂を含浸させることができる。
 前記ポリオレフィン樹脂組成物ペレットを製造する際には、ポリオレフィン樹脂を溶融させるための温度は、該ポリオレフィン樹脂の融点以上の温度で行えばよいが、200~230℃にすることが好ましい。230℃を超えると、ビニロン繊維の融点(240℃)に近づくため、ビニロン繊維が溶融、または切断してしまい、耐衝撃強度や曲げ強度に優れたポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得ることができなくなる。一方、200℃未満の場合には、ポリオレフィン樹脂の溶融粘度が高くなり、ビニロン繊維の被覆が不十分となる場合がある。
 また、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆が50%以上とされるためには、ポリオレフィン樹脂の溶融粘度の指標となるMFR(230℃、2160g荷重下)を、上述のように100g/10分以下とすることが好ましい。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを製造するための装置としては、芯鞘タイプの含浸ダイを用いることができる。このようなダイは、ビニロン繊維束の外周に、溶融したポリオレフィン樹脂を接触させることが可能な構造を有しているため好ましい。
 また、ビニロン繊維束と溶融したポリオレフィン樹脂の接触時には、個々のビニロン繊維が溶融したポリオレフィン樹脂に被覆されるように、ビニロン繊維束と溶融したポリオレフィン樹脂が接触する前にビニロン繊維束を開繊させ、非直線構造を有する貫通部を用いて、ビニロン繊維束に溶融したポリオレフィン樹脂を接触させることが好ましい。ビニロン繊維束を開繊するためには、含浸ダイのビニロン繊維束導入口(ダイ孔)を、ビニロン繊維束の直径よりも広幅とすることが好ましい。例えば、含浸ダイのビニロン繊維束導入口を、略角型、または楕円型の広幅のダイ孔とすることで、ビニロン繊維束を効率的に開繊することができる。非直線構造とは、引き抜き方向とは平行でない部分を有する構造を言い、例えば、蛇行構造、螺旋構造、ジグザグ構造、階段構造が挙げられ、中でも、蛇行構造が好ましい。非直線構造の貫通部を用いることによって、ビニロン繊維束にしごきを与えることができ、ビニロン繊維束中に含有する空気の排出を促進させるとともに、ビニロン繊維束をさらに開繊することができ、溶融したポリオレフィン樹脂を効率よく含浸させることができる。
 そのような構造を有する、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットの製造装置の一例について、図2を用いて説明する。
 図2に示される装置は、芯鞘タイプの含浸ダイ6、およびアウトダイ8(蛇行貫通部)が接合部品9により連結されているものである。
 ビニロン繊維束4が、含浸ダイ6内の空洞部11を通って、ビニロン繊維束導入口7に導入される。それと同時に、溶融ポリオレフィン樹脂導入口5(取付部品10により溶融押出混練機の吐出側と連結されている。)から溶融した状態のポリオレフィン樹脂を流入させて、ビニロン繊維束4を溶融ポリオレフィン樹脂に接触させる。そして、アウトダイ(蛇行貫通部)8に通すことにより、ビニロン繊維束4を、移動中心軸に対し徐々に偏心させ蛇行させる。
 なお、図2に示されたように、溶融ポリオレフィン樹脂導入口5から流入される溶融した状態のポリオレフィン樹脂は、ビニロン繊維束導入口7に向かう。そして、溶融ポリオレフィン樹脂の流れ12はビニロン繊維束4の外周に到達する。したがって、溶融ポリオレフィン樹脂を、ビニロン繊維束の外周に接触させることができる。
 前記ビニロン繊維束導入口7が、略角型断面、または楕円型断面の広幅のダイ孔である場合、良好な開繊性の観点から、ダイ孔の長辺長さは、ビニロン繊維束の直径に対して2~5倍であることが好ましく、2.5~4.5倍であることがより好ましい。ダイ孔の長辺長さがビニロン繊維束の直径に対して5倍を超える場合、出口と繊維束間の隙間が広くなり過ぎるため、樹脂を繊維束内に含浸させるための樹脂圧が足りずに、樹脂含浸が不十分となる場合がある。一方、2倍未満であると、ビニロン繊維束を十分開繊させることが難しくなるため、樹脂の含浸が不十分となる場合がある。
 ダイ孔の短辺長さは、ビニロン繊維束の直径に対して1.0~1.6倍であることが好ましく、1.1~1.5倍であることがより好ましい。ダイ孔の短辺長さが、ビニロン繊維束の直径に対して1.6倍を超えると、出口と繊維束間の隙間が広くなり過ぎるため、樹脂を繊維束内に含浸させるための樹脂圧が足りずに、樹脂含浸が不十分となる場合があり、一方、1.0倍未満であると、ビニロン繊維がダイ孔出口やビニロン繊維同士の摩擦で損傷を受けるため、補強効果が劣る場合がある。
 本発明の製造方法によれば、ビニロン繊維の表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であり、つまり、得られるペレットに含有されるビニロン繊維表面の50%以上がポリオレフィン樹脂で被覆されたペレットを得ることができる。一方で、ビニロン繊維束がポリオレフィン樹脂で被覆されると、本発明のペレットを製造するに際し、引取時に大きな張力が働くようになる。ここで、ビニロン繊維の引張強度が13cN/dtex未満である場合、ビニロン繊維はその張力に耐えることができず、簡単に切れてしまい、ペレット製造において、引抜加工を行うことが難しくなる場合がある。このため、ビニロン繊維束に溶融したポリオレフィン樹脂を十分に含浸させるには、13cN/dtex以上の引張強度を有するビニロン繊維を用いることが好ましい。
 通常、繊維状強化材として、チョップドストランドをポリオレフィン樹脂組成物に含有させる場合には、溶融混練時の繊維状強化材の折損が問題となる。しかしながら、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ビニロン繊維束に溶融したポリオレフィン樹脂を含浸させて形成したストランドを、張力をかけつつアウトダイから引き抜くことにより得られるため、ストランド中のビニロン繊維束の折損はほとんど発生しない。そのため、ビニロン繊維の繊維長を長く保ちつつ、しかもペレットの中心部分にビニロン繊維が集中して存在するような樹脂組成物ペレットを得ることができる。
 また、前記の製法によれば、ストランドの外周から繊維が露出せず、いわゆる「毛羽立ち」が発生しない。そのため、安定して生産することができる。
 そして、本発明においては、ペレット中のビニロン繊維の繊維長を長く保つことが可能であるため、含有されるビニロン繊維の長さ方向と、得られるポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さ方向とが平行であり、ビニロン繊維の長さとポリプロプレン樹脂組成物ペレットの長さを等しくすることができる。そのため、上記したようなチョップドストランドを用いた従来の方法と比べると、ビニロン繊維長がより長く成形体中で保持され、優れた耐衝撃強度および曲げ強度を有する成形体を得ることができる。
 ポリオレフィン樹脂が含浸されたビニロン繊維束を冷却し、その後、裁断することにより、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットが得られる。裁断機としては、ストランドカッター、ロータリーカッター、スライド式カッターが好ましく、ロータリーカッター、スライド式カッターがより好ましい。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットにおいて、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であることにより、ビニロン繊維からポリオレフィン樹脂が剥がれ難くなる。加えて、ロータリーカッターあるいはスライド式カッターの裁断機等を用いることにより、ポリオレフィン樹脂がビニロン繊維から剥がれる等のトラブルを防止することができる。
 ここで、多数本のビニロン繊維からなる繊維束の外周に、溶融したポリオレフィン樹脂を連続的に接触させる場合、溶融されたポリオレフィン樹脂がビニロン繊維束の内部まで含浸されないと、それにより得られるストランドを冷却した後、所定の長さに裁断する時に、以下のような障害が生じる。すなわち、ポリオレフィン樹脂がビニロン繊維束の内部にまで含浸されていないストランドにおいては、ビニロン繊維束の中心部は繊維のみとなり、形状が不安定となる。そのため、該ストランドを裁断機の回転刃に通しながら裁断すると、裁断が適切に行われなくなり、整った形状のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得ることが難しくなる。また、ポリオレフィン樹脂とビニロン繊維の剛性が異なるため、切断時に回転刃の剪断力に抗して反発する挙動が両者で異なるため、ペレットにする際に、ポリオレフィン樹脂とビニロン繊維が剥離しやすくなる。そのため、裁断が適切に行なわれなくなり、整った形状のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得ることが難しくなる。
 以上のような理由により、ビニロン繊維束内部までポリオレフィン樹脂を含浸させることは、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを製造する上で、重要なことである。
 ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの断面形状は特に限定されないが、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットとしての取扱いの容易さの点で、円形断面、扁平断面であることが好ましい。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットのサイズは、例えば、円形断面のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを用いた場合、該ペレットの直径は3~5mmであることが好ましい。一方、扁平断面のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを用いた場合、該ペレットの断面の長径が3~5mmであることが好ましい。5mmを超えると、ストランドを裁断する時、連続的に送り込むことができなくなる場合がある。また、3mm未満になると、ストランドの形状安定性が不安定になり、折れやすくなるので、連続して裁断を行う時に効率が低下する場合がある。
 本発明の製造方法により得られたポリオレフィン樹脂組成物ペレットにおいては、その断面を観察すると、中心部分にビニロン繊維が存在し、外周部分にはビニロン繊維は存在していない。本発明の樹脂組成物ペレット外周表面にはビニロン繊維は存在しておらず、表面に曝されていない。また、ペレットの外周の表面には、毛羽立ちが見られない。そのため、成形時に、ホッパーに毛羽が貯まるなど問題が生じにくく取り扱い性が良好である。
 なお、ビニロン繊維のチョップドストランドをブレンドする手法を用いた場合、ストランド表面に繊維が露出するため、ペレットの外周の表面に毛羽立ちが発生する。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットには、本発明の効果を損なわない範囲において、他の熱可塑性樹脂や、無機フィラー、着色剤、難燃剤、可塑剤等の添加剤が含有されていてもよい。これらの添加剤を本発明のペレットに含有させる方法としては、溶融させたポリオレフィン樹脂に該添加剤を混合する方法が、最も簡便である。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットにおいては、溶融押出する際や、射出成形する際の流動性を保つことを目的として、熱風乾燥機等で乾燥し、ペレット中の水分率を低くすることが好ましい。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、射出成形、圧縮成形、押出成形、トランスファー成形等の公知の溶融成形法を用いて所望の形状に成形し、成形体とすることができる。射出成形を行う際には、供給ホッパーからスクリューへの送り込みを円滑にする目的で、ステアリン酸マグネシウム等を滑剤として添加することが好ましい。
 このようにして得られる成形体は、軽量で、耐衝撃強度および曲げ強度等に優れているため、自動車部品、自転車部品、家電製品、産業資材等の用途に好適に使用できる。具体的な成形体を例示すると、自動車部品としては、バンパー、フロントフェンダー、リアフェンダー、ダッシュボード、ベースプレート、スイッチ類、サンバイザー、ラジエーター、コンソールボックス、キャニスタ等が挙げられる。自転車部品・備品としては、ブレーキ類、レバー類、ライトカバー、ホイールカバー、サドルカバー、スタンド、かご、チャイルドシート、ヘルメット等が挙げられる。家電製品としては、リモコンの筐体、スイッチ類、携帯電話の筐体、産業資材としては、上下水道、ガス等の配管材料、ジオテキスタイルの様な土壌補強材料、鉄道の枕木部分の補強材料、タンク等が挙げられる。
 さらに、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ガラス繊維を用いることなく、耐衝撃強度および曲げ強度の向上を図ることができるという利点を有する。そのため、特に人の体に直接触れるような部材、例えば、ダッシュボード、コンソールボックス、スイッチ類等の自動車部品、かご、チャイルドシート、ヘルメット等の自転車備品、リモコンの筐体、スイッチ類、携帯電話の筐体等の家電製品等で、成形体の外観、質感の向上、安全性を高めることができ、好適に用いることができる。
 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、以下の実施例に制限されるものではない。
 実施例および比較例で用いた評価方法は以下の通りである。
(1)ビニロン繊維の引張強度、引張弾性率
 JIS L-1013に従って、定速伸長形引張試験機を用い、つかみ間隔50cm、引張速度50cm/分で測定した。
(2)ビニロン繊維表面への表面処理剤の付着量
 ビニロン繊維束を長さ100mmで切り出し、ビニロン繊維1本あたりの質量をN=5で測定し、その平均値をWgとした。一方、表面処理剤を用いて表面処理を行った後のビニロン繊維を、熱風乾燥機中110℃で2時間乾燥させた。乾燥後、該ビニロン繊維をデシケーターに移し室温まで冷却し、表面処理後のビニロン繊維の質量をN=5で測定し、その平均値をWgとした。表面処理剤の付着量(質量%)は次式で求めた。
表面処理剤の付着量(質量%)=[(W-W)/W]×100
(3)ビニロン繊維の平均繊維径
 実施例および比較例において用いられる繊維束を構成する繊維を、マイクロスコープで観察し、繊維径を測定した。100点測定し、その平均値を平均繊維径とした。
(4)ビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率(R)
 ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの略円形切断面が水平になるよう設置し、周辺を冷間埋込樹脂(成分:不飽和ポリエステル)で包埋し、該樹脂を十分に硬化させた。その後、切断面を研磨し、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの新たな端面を露出させた。ここで、ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの端面において、中心と周を結ぶ直線で面積が均等に8分割された扇形の部分、すなわち、ポリオレフィン樹脂組成物ペレット扇形端面につき、以下の観察を行なった。
 ポリオレフィン樹脂組成物ペレットの扇形端面を偏光顕微鏡により観察し、前記被覆率の判定基準に従い、扇形端面における、ビニロン繊維の全繊維本数と、外周がポリオレフィン樹脂に被覆されているビニロン繊維の繊維本数を計測した。そして、次式によりポリオレフィン樹脂組成物ペレット1個についてのビニロン繊維の被覆率(r)を算出した。
 ビニロン繊維の被覆率(r)(%)=[ポリオレフィン樹脂に被覆されているビニロン繊維の繊維本数(本)/ビニロン繊維の全繊維本数(本)]×100
 任意に選ばれたポリオレフィン樹脂組成物ペレット100粒について、被覆率(r)を算出し、その平均値をビニロン繊維の被覆率(R)とした。
(5)ペレット中のビニロン繊維の繊維長
 得られたペレットを長さ方向に切断した。切断したペレットに試薬染料(ネオカルミン)中にて、80℃×10分間ボイル処理を施し、繊維を染色した。切断面に露出した繊維の長さを、マイクロスコープを用いて100点測定し、平均長さを求めた。
(6)ペレット中の繊維の状態
 得られたペレットを長さ方向に切断した。切断したペレットに試薬染料(ネオカルミン)中にて、80℃×10分間ボイル処理を施し、ビニロン繊維を染色した。切断面に露出した繊維の長さ方向と、ペレットの長さ方向とが平行になっているかを、マイクロスコープを用いて観察した。以下の基準で評価した。
○:ペレットの長さ方向と、繊維の長さ方向が平行である。
×:ペレットの長さ方向と、繊維の長さ方向が平行ではない。
 なお、ペレットの長さ方向と、繊維の長さ方向が平行とは、実質的に平行であることを指す。すなわち、ビニロン繊維が顕著に屈曲することなく、繊維のいずれの部分もペレットの長さ方向に対して0°~15°程度の範囲の角度に配置されていることを指す。
(7)平均ペレット長
 得られたペレットのペレット長を、ノギスを用いて測定した。ポリオレフィン樹脂組成物ペレット1個につき、ペレット長を1点測定し、ポリオレフィン樹脂組成物ペレット10個の値の平均値を平均ペレット長とした。
(8)ペレット表面の外観
 得られたペレットを無作為に10粒採取し、目視にてペレットの端面以外の表面部分を観察し、以下の基準で評価した。
○:ビニロン繊維が表面に露出しておらず、毛羽立ちが認められない。
×:ビニロン繊維が表面に露出しており、毛羽立ちが認められた。
(9)曲げ強度
 得られた成形片を用いて、ISO178に従って測定した。
(10)シャルピー衝撃強度
 得られた成形片にノッチを付けたものを用いて、ISO179に従って測定した。本発明においては、シャルピー衝撃強度は20kJ/m以上であることが好ましい。
(11)荷重たわみ温度
 得られた成形片を用いて、ISO75に従って、荷重0.45MPa下で測定した。本発明においては、荷重たわみ温度は105℃以上であることが好ましい。
(12)密度
 得られた成形片を用いて、電子比重計(京都電子工業社製)により、温度20℃で測定した。成形品の密度は低い値であることが好ましい。
(13)成形体中のビニロン繊維の繊維長
 得られた成形品を長さ方向に切断した。切断した成形品に試薬染料(ネオカルミン)中にて、80℃×10分間ボイル処理を施し、含有される繊維を染色した。切断面に露出したビニロン繊維の長さを、マイクロスコープを用いて100点測定し、平均長さを求めた。
 なお、強化材としてガラス繊維を使用した場合は、成形片を520℃に設定した溶融炉に24時間入れて成形片の樹脂成分を焼却し、ガラス繊維を得、マイクロスコープを用いて、該ガラス繊維の長さを100点測定し、その平均長さを求めた。
 実施例および比較例に用いた原料は次の通りである。
(1)ポリオレフィン樹脂
・ポリプロピレン樹脂(A-1)
 ポリプロピレン樹脂単独重合体(日本ポリプロ社製、「ノバテックMA1B」)、融点:165℃、MFR:20g/10分
・ポリプロピレン樹脂(A-2)
 プロピレン・エチレンブロック共重合体(プライムポリマー社製、「J762HP」)、融点:165℃、MFR:13g/10分
・ポリプロピレン樹脂(A-3)
 プロピレン・エチレンランダム共重合体(日本ポリプロ社製、「ノバテックBC06C」)、融点:165℃、MFR:60g/10分
・ポリエチレン樹脂(A―4)
 ポリエチレン樹脂単独重合体(日本ポリエチレン社製、「ノバテックHD HJ490」)、融点133℃、MFR:20g/10分
・ポリプロピレン樹脂(A―5)
ポリプロピレン樹脂単独重合体(プライムポリマー社製、プライムポリプロ Y-400GP)、融点:165℃、MFR:4g/10分
(2)ビニロン繊維束
 表1に記載されたような重合度を有するポリビニルアルコールを用い、所定の濃度に調整した水溶液を紡糸原液として、紡出した後、水酸化ナトリウム水溶液により中和した。該紡糸糸条を水洗し、表1に示す倍率で延伸し、乾燥した。さらに、表1に示す倍率で乾熱延伸を行い、ビニロン繊維を得た。そして、該ビニロン繊維を表1に示す本数で集束させ、各種ビニロン繊維束(B-1)~(B-4)を得た。参考例として各種ビニロン繊維束について以下に示す。なお、調整時の延伸条件、物性等を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
・ビニロン繊維束(B-1)
 平均繊維径:15μm、繊維本数:250本
・ビニロン繊維束(B-2)
 平均繊維径:15μm、繊維本数:250本
・ビニロン繊維束(B-3)
 平均繊維径:15μm、繊維本数:250本
・ビニロン繊維束(B-4)
 平均繊維径:15μm、繊維本数:250本
(3)ビニロン繊維のチョップドストランド
 上記のビニロン繊維束(B-1)を、長さ4mmに裁断して得られた、ビニロン繊維のチョップドストランド(C-1)
 平均繊維径:15μm、ビニロン繊維の繊維本数:250本、長さ:4mm
(4)ガラス繊維束
・ガラス繊維束(D-1)
 平均繊維径:17μm、ガラス繊維の繊維本数:250本
(5)シランカップリング剤
・アミノ系シランカップリング剤(E-1)
 1,2-エタンジアミン,N-{3-(トリメトキシシリル)プロピル}-,N-{(エテニルフェニル)メチル}誘導体・塩酸塩の40質量%メタノール溶液(東レ・ダウコーニング社製、「Z-6032」)を、固形分が10質量%となるように水で希釈した水溶液
・エポキシ系シランカップリング剤(E-2)
 3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(東レ・ダウコーニング社製、「Z-6040」)を、固形分が10質量%となるように水で希釈した水溶液
(6)シランカップリング剤以外の集束剤
・水系エマルション(F-1)
 アクリル樹脂系エマルション(中央理化工業社製、「リカボンドFK-403」)、(固形分:45質量%)を、固形分が10質量%となるように水で希釈した水溶液
・水系エマルション(F-2)
 ウレタン樹脂系エマルション(日華化学社製、「ネオステッカー700」)、(固形分:37質量%)を、固形分が10質量%となるように水で希釈した水溶液
・水系エマルション(F-3)
 エポキシ樹脂系エマルション(DIC社製、「ディックファインEN-0270」)(固形分:20質量%)を、固形分が10質量%となるように水で希釈した水溶液
 表面処理が施されたビニロン繊維の製造例1
 シランカップリング剤(E-1)と集束剤(F-1)を1:1(質量比)で混合し、表面処理剤を作製した。ビニロン繊維束を束ねたまま、張力をかけずに、シランカップリング剤容器に浸漬させることにより開繊し、次いで、該ビニロン繊維束(B-1)100質量部あたり、上記の表面処理剤を6.2質量部付着させた後、集束させ、130℃で乾燥させながら連続的に巻き取った。
 得られた表面処理ビニロン繊維束(G-1)において、シランカップリング剤(E-1)の付着量(固形分)は0.30質量%、集束剤(F-1)の付着量(固形分)は0.30質量%であった。
 なお、表面処理剤は、シランカップリング剤と集束剤を1:1(質量比)で混合して用いているため、各剤の付着量(固形分)を直接測定することはできない。そのため、各剤の付着量(固形分)は、直接求められる表面処理剤の合計の付着量(固形分として0.60質量%)の1/2ずつであるとみなした。以下の製造例でも、同様に、各剤の付着量(固形分)は、直接求められる表面処理剤の合計の付着量の1/2ずつであるとみなした。その結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表面処理が施されたビニロン繊維の製造例2~8
 表2に記載の配合に従い、製造例1と同様の操作を行って、表面処理ビニロン繊維束(G-2)~(G-8)を得た。
 なお、製造例4、製造例8は、集束剤は用いないで、シランカップリング剤水溶液を単独で用いた。その結果を表2に示す。
また、実施例、比較例において、二軸押出機の先端に取り付ける含浸ダイとアウトダイは以下のものを用いた。
・含浸ダイA
縦1.5×横2.0mmの略角型の繊維束導入口を有する。
・含浸ダイB
 直径1.3mmの丸型繊維束導入口を有する。
・含浸ダイC
直径0.95mmの丸型繊維束導入口を有する。
・アウトダイa
 蛇行貫通部を有する。
・アウトダイb
 引き抜き方向に直進する貫通部を有する。
実施例1
 二軸押出機(池貝製作所社製、「PCM-30」)の先端に含浸ダイAとアウトダイaを取り付けた。なお、含浸ダイAとアウトダイaを用いることにより、通孔させたビニロン繊維束(直径1mm)を開繊させた後、ビニロン繊維束に対ししごきを与え、ビニロン繊維束中の空気層の除去、およびビニロン繊維束を構成するビニロン繊維に対して、溶融ポリプロピレン樹脂の含浸を促すことができる。
 ポリプロピレン樹脂(A-1)を二軸押出機の主ホッパーに供給し、230℃で溶融押出した。含浸ダイAに貫通させてあったビニロン繊維束(B-1)に溶融したポリプロピレン樹脂(A―1)を含浸させ、ポリプロピレン樹脂100質量部、ビニロン繊維束11質量部になるように調整した後、先端ノズルから引き抜いて冷却固化を行い、2個の回転するロールの間を通して引き取った。さらにロータリーカッターで裁断し、ペレット長が10mmのポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。
 得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、射出成形機(東芝機械社製、「EC-100型」)を用い、シリンダ温度190℃、金型温度100℃、射出時間30秒、冷却時間40秒にて射出成形を行って成形品を得た。得られた成形品を用い、各評価を行なった結果を表3に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
実施例2~12、14、15
 表3に記載されたように、ポリオレフィン樹脂、ビニロン繊維束を用い、所定の配合を行った以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリオレフィン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表3に示す。
実施例13
 ポリオレフィン樹脂組成物ペレットのペレット長を3mmとした以外は、実施例1と同様にしてポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリオレフィン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表3に示す。
実施例16~30
 表4に示すように、ビニロン繊維束に替えて、製造例1~8で作製した表面処理が施されたビニロン繊維束(G-1)~(G-8)を用い、実施例1と同様にしてポリオレフィン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリオレフィン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
比較例1
 二軸押出機(池貝製作所社製、「PCM-30」)の先端に含浸ダイAとアウトダイbを取り付けた。その後、実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
比較例2
 二軸押出機(池貝製作所社製、「PCM-30」)の先端に含浸ダイBとアウトダイaを取り付けた。その後、実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
比較例3
 二軸押出機(池貝製作所社製、「PCM-30」)の先端に含浸ダイBとアウトダイbを取り付けた。その後、実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
比較例4
 ポリプロピレン樹脂(A-1)を二軸押出機(東芝機械社製、「TEM26SS」)の主ホッパーに供給し、230℃で溶融した。途中、サイドフィーダーよりビニロン繊維のチョップドストランド(C-1)を供給し、ポリプロピレン樹脂100質量部、ビニロン繊維のチョップドストランド11質量部になるように調整した後、ストランド状に押出して冷却固化させた後、裁断してポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
比較例5、6
 表5に記載されたように、ビニロン繊維のチョップドストランドの量を変更し、所定の組成とした以外は、比較例3と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、比較例3と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
比較例7
 表5に記載されたように、ビニロン繊維束の量を変更し、所定の組成とした以外は、実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットの作製を行った。しかし、ポリプロピレン樹脂の含浸量に対して、ビニロン繊維束が過多であったため、ビニロン繊維束を構成するビニロン繊維を十分なポリプロピレン樹脂で被覆することができず、ポリプロピレン樹脂組成物ペレットが得られなかった。
比較例8
 表5に記載されたように、ガラス繊維を用い、所定の組成とした以外は、実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
比較例9
 二軸押出機(池貝製作所社製、「PCM-30」)の先端に含浸ダイCとアウトダイbを取り付けた。その後、実施例1と同様にしてポリプロピレン樹脂組成物ペレットを得た。得られたポリプロピレン樹脂組成物ペレットを十分に乾燥した後、実施例1と同様にして成形品を得た後、各評価を行った。その結果を表5に示す。
 表3および4から明らかなように、実施例1~30のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ビニロン繊維を用いているため軽量であり、ポリオレフィン樹脂に対し、特定量のビニロン繊維を含有させ、かつビニロン繊維の長さとポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが等しく、かつビニロン繊維のポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であったため、該ポリオレフィン樹脂組成物ペレットから得られた成形体は、優れた耐衝撃強度および曲げ強度を有するものであった。さらに、本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、ペレットの外周にはビニロン繊維が露出していなかった。
 表4から明らかなように、特に、実施例16~30では、シランカップリング剤を用い、ビニロン繊維の表面処理をおこなったため、表面処理されていないビニロン繊維を用いた場合と比較すると、シャルピー衝撃強度がより向上した。
 実施例16~21、および実施例26~28ではビニロン繊維の表面処理剤としてアミノ系シランカップリング剤を用いたため、実施例22~25、および実施例29、30のようにエポキシ系シランカップリング剤を用いたものに比べると、シャルピー衝撃強度がより向上した。
 比較例1では、略角型の繊維束導入口を有する含浸ダイAと、蛇行貫通部を有しないアウトダイbを用いたため、ビニロン繊維束は開繊したが、ビニロン繊維束中に含有される空気の除去が不十分であり、ビニロン繊維へのポリプロピレン樹脂の含浸が不十分であった。そのため、ビニロン繊維の被覆率は15%となった。その結果、ビニロン繊維とポリプロピレン樹脂の密着性が低下し、シャルピー衝撃強度、および曲げ強度が劣っていた。
 比較例2では、丸型の繊維束導入口を有する含浸ダイBと蛇行貫通部を有するアウトダイaを用いたため、ビニロン繊維束が開繊せず、ビニロン繊維束へのポリプロピレン樹脂の含浸が不十分であった。そのため、ビニロン繊維の被覆率は18%となった。その結果、ビニロン繊維とポリプロピレン樹脂の密着性が低下し、シャルピー衝撃強度、および曲げ強度が劣っていた。
 比較例3では、丸型の繊維束導入口を有する含浸ダイBと蛇行貫通部を有しないアウトダイbを用いたため、ビニロン繊維束が開繊せず、ビニロン繊維束中に含有される空気の除去が不十分であり、ビニロン繊維へのポリプロピレン樹脂の含浸が不十分であった。そのため、ビニロン繊維の被覆率は13%となった。その結果、ビニロン繊維とポリプロピレン樹脂の密着性が低下し、シャルピー衝撃強度および曲げ強度が劣っていた。
 比較例4~6では、長さ4mmに裁断したチョップドストランドを用いたため、成形体中のビニロン繊維の長さが短くなった。そのため、シャルピー衝撃強度、および曲げ強度が劣っていた。
 比較例8では、ビニロン繊維束に替えて、ガラス繊維束を用いたため、シャルピー衝撃強度が劣っていた。
 比較例9では、丸型の繊維束導入口を有する含浸ダイCと蛇行貫通部を有しないアウトダイbを用いたため、ビニロン繊維束が開繊せず、ビニロン繊維束中に含有される空気の除去が不十分であり、ビニロン繊維へのポリプロピレン樹脂の含浸が不十分であった。そのため、ポリプロピレンによるビニロン繊維の被覆率は5%となった。その結果、ビニロン繊維とポリプロピレン樹脂の密着性が低下し、シャルピー衝撃強度および曲げ強度が劣っていた。
 本発明のポリオレフィン樹脂組成物ペレットは、軽量で、ペレットの外周には毛羽立ちが発生しない。加えて、該ペレットから得られた各種の成形体は、耐衝撃強度および曲げ強度に顕著に優れている。

Claims (8)

  1.  ポリオレフィン樹脂100質量部に対し、ビニロン繊維5~100質量部を含有させたポリオレフィン樹脂組成物ペレットであって、含有されるビニロン繊維の長さとポリオレフィン樹脂組成物ペレットの長さが等しいものであり、かつビニロン繊維の表面におけるポリオレフィン樹脂による被覆率が50%以上であることを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
  2.  外周表面にビニロン繊維が露出していないことを特徴とする請求項1記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
  3.  ビニロン繊維が、シランカップリング剤により表面処理されていることを特徴とする請求項1または2に記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
  4.  ビニロン繊維が、引張強度が13~20cN/dtexであり、引張弾性率が260cN/dtex以上であることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
  5.  ポリオレフィン樹脂の230℃、2160g荷重下におけるメルトフローレートが、5~100g/10分であることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
  6.  ポリオレフィン樹脂がポリプロピレン樹脂であることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレット。
  7.  請求項1~6のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを製造するに際し、ビニロン繊維束を一定速度で引きながら開繊させた後、溶融状態にあるポリオレフィン樹脂内を通過させ、非直線構造を有する貫通部においてビニロン繊維束をさらに開繊させながら該ポリオレフィン樹脂を含浸させ、次いで冷却させた後に、切断することを特徴とするポリオレフィン樹脂組成物ペレットの製造方法。
  8.  請求項1~6のいずれかに記載のポリオレフィン樹脂組成物ペレットを成形してなる成形体。
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